变形铝及铝合金铸锭及加工产品缺陷.doc

ics 77.120.10h 61 中华人民共和国国家标准gb/t .4200变形铝及铝合金铸锭及加工产品缺陷第4部分：变形铝及铝合金铸轧带缺陷（审定稿）（完稿日期：2009年4月3日）200发布 200实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发布gb/t .4200目 次1 范围12 缺陷定义、特征、产生原因典型示例12.11分层裂纹 interlayer cracking12.21通条裂纹 run-through cracking12.31热带 free crystallization12.42气道 gas line22.52粗大晶粒 large grains22.63晶粒不均 unevenness grains32.73重熔斑纹 remelting mark32.83表面偏析条纹 surface segregation32.94中心层（线）偏析 central layer segregation42.104夹杂 inclusion42.114表面纵向条纹 longitudinal surface fringe42.125横向波纹 croos waviness52.135粘辊 adhering roller52.145层间粘伤 score52.156辊印 roller mark62.166非金属压入 nonmetal indentation62.176金属压入 metal indentation62.186机械损伤 mechanical damage62.196腐蚀 corrosion62.207板型不良 poor profile72.217裂边 edge crack72.227飞边 casting fin72.238缩边 shrinking edge82.248错层 dislocate82.258塔形 turriform82.268松层 loose82.278端面碰伤 edge handling mark8前 言gb/t xxxx变形铝及铝合金铸锭及加工产品缺陷分为5个部分：第1部分 变形铝及铝合金铸锭缺陷第2部分 变形铝及铝合金铸轧带缺陷第3部分 变形铝及铝合金板、带缺陷第4部分 变形铝及铝合金箔缺陷第5部分 变形铝及铝合金挤压产品缺陷本部分为gb/t xxxx 的第2部分。本标准由中国有色金属工业协会提出。本部分由全国有色金属标准化技术委员会归口。本部分负责起草单位：华北铝业有限公司。本部分参加起草单位：本部分主要起草人：iiigb/t .2200变形铝及铝合金铸锭及加工产品缺陷第2部分 变形铝及铝合金铸轧带缺陷1 范围本标准规定了双辊连续铸轧铝带常见缺陷的定义及特征，分析了产生原因，并列出了部分图片。本标准适用于双辊水平式、倾斜式铸轧机生产的变形铝及铝合金铸轧带缺陷的分析与判定。2 缺陷定义、特征、产生原因典型示例2.1 分层裂纹 interlayer cracking铸轧带表层下出现由低熔点相和fe、si等杂质隔开的分层。有时分层延伸到表面，形成马蹄形裂口（图1）。延伸或未延伸到表面的这种缺陷称之为分层裂纹。分层裂纹一般是各个分离且成群出现（图2）。裂纹两侧组织差异较大，表面低熔点相和杂质相较少，晶粒较粗大，内部低熔点相和杂质相较多，晶粒细小。 图1 分层裂纹（表面）1 图2 分层裂纹（侧向截面）1.5产生原因如下：分层裂纹是由于铸轧带在凝固过程中，凝壳抗剪强度小于表面粘着区和中心变形区之间的附加切应力所致。2.2 通条裂纹 run-through cracking铸轧带表面出现弧形、v形或无固定横向裂纹或裂口，沿着轧制方向形成或排列成裂纹带称之为通条裂纹。产生原因如下：通条裂纹一般是由于供料嘴局部堵塞，嘴唇局部破损或结渣造成。它往往同气道、表面偏析带、粗晶带等缺陷伴生。2.3 热带 free crystallization铸轧带局部未受轧制变形，具有自由结晶表面的区域称热带（图3）。缺陷严重时会穿透板厚，形成孔洞；热带形状不规则，有不同程度的凹陷。凹陷的表面不平整，往往伴随有裂缝出现，有时有偏析浮出物。产生原因如下：a) 铸轧温度太高、速度太快、冷却强度不够以及液面过高等原因致使熔体出现局部未完全凝固；b) 前箱液面太低；c) 供料嘴严重堵塞等原因致使局部熔体供给不足，熔体不能和辊面充分接触，因而未受轧制变形，保留铸态组织。图3 热带（表面）12.4 气道 gas line铸轧带内形成的纵向连续或断续延伸不规则凹坑缺陷称之为气道。习惯上低倍试片肉眼可见的孔洞称为气道。借助放大镜才能发现的称为微孔。气道附近晶位发生歪扭，表面多显现白道，严重时可延续达带全长，常伴有通条裂纹和麦穗晶带。气道分横向位置固定和游动性气道（位置不固定）。铸轧时，相距较近的两游动性气道会相互“吸引”，逐渐靠近至汇合，汇合处形成气三角（图4）。产生原因如下：a) 熔体含气量多；b) 供料系统干燥不彻底；c) 供料嘴结渣；d) 铸轧辊表面温度与环境温度差过大。图4 气道（表面）12.5 粗大晶粒 large grains铸轧带晶粒大小超过相应标准的要求，称为粗大晶粒。粗大晶粒组织具有很强的各向异性；冷轧后表面出现白条缺陷；再结晶退火后晶粒易长大。五级大晶粒的铸轧带混合酸浸蚀后，表面呈现粗大的纵向带状花纹（图5），横截面表层为排列紧密的片状胞晶（图6）表层往内为羽毛状晶。产生原因如下：a）熔体过热；b）结晶前沿温度梯度过大；c）液面过低；d）熔体在炉内停留时间过长以及变质失效。 图5 五级大晶粒（表面）1 图6 片状胞晶组织（横截面）2002.6 晶粒不均 unevenness grains同一铸轧带不同区域晶粒度相差2级以上称为晶粒不均（图7）。晶粒不均有两种形式：一种为同一表面不同区域晶粒大小不同，另一种为上下表面晶粒大小不同。产生原因：晶粒不均是由于在铸咀出口处结晶条件差异所致。图7 晶粒不均（混合酸洗后表面）12.7 重熔斑纹 remelting mark铸轧时，铸造区铝凝壳发生重熔，在铸轧带表面形成皱纹或斑纹，称为重熔斑纹。这种缺陷多以周期性横向皱纹形式出现，严重时可见成层，甚至出现类似偏析浮出物的斑点。重熔斑纹实际上是一种逆偏析。偏析区内组织粗大，中间化合物大且集中，破坏了铸轧带表面组织的均匀性。产生原因如下：a） 熔体温度过高；b） 铸轧速度快；c） 凝壳薄；d） 轧辊局部导热性能差；供料嘴组装不合适，熔体温度不均，轧机振动等。2.8 表面偏析条纹 surface segregation 铸轧带表面点状缺陷集聚成带状，纵贯铸轧带全长。未经混合酸浸蚀时缺陷不易发现，缺陷部位反光性稍差，较暗。经高浓度混和酸或碱浸蚀后发黑。显微组织为两相共晶组织，缺陷部位化合物比正常部位明显增多，其中si、fe、cu等与铝形成共晶转变的元素含量升高，而与铝形成包晶转变的ti的含量则明显降低。具有上述特征的缺陷称偏析条纹（图8）。表面偏析条纹是反偏析。产生原因：供料嘴的唇缘损坏、脱落或挂渣。图8 偏析条纹 12.9 中心层（线）偏析 central layer segregation铸轧带中，最终凝固的中心层附近集中了不平衡过剩组合物，称为中心层（线）偏析（图9）。中心层（线）偏析量随合金元素含量的增加或铸轧速度的提高而增加。产生原因如下：在轧辊压力作用下，富集合金元素的液态铝沿枝晶间隙，从较冷区挤到中部较热区（即所谓孔道效应），全部凝固后在中部形成共晶，局部还可能出现过共晶。图9 中心层（线）偏析 2002.10夹杂 inclusion铸轧带内含有炉渣、熔剂、各种耐火材料碎块、金属氧化物及其它杂物，统称夹杂。夹杂形貌多种多样，多呈黑色或耐火材料的颜色，形状不规则。产生原因如下：a) 熔体不干净，精炼、过滤效果不佳或过滤片损坏，料嘴内部保温材料脱落等是产生夹杂缺陷的主要原因；b) 液面波动大，造成氧化膜带入也容易产生夹杂缺陷。2.11表面纵向条纹 longitudinal surface fringe 铸轧带表面沿轧制方向出现的有一定色差没有深度的条纹，一般贯穿整个纵向板面。产生原因如下：表面条纹出现的主要原因是嘴辊间隙小，铸嘴前沿摩擦辊面；铸嘴局部破损；铸嘴前沿挂渣；嘴腔局部堵塞；铸嘴接缝间隙过大；轧辊辊面磨削质量不好，轧辊辊面或牵引辊辊面有划痕。2.12 横向波纹 croos waviness 铸轧时，嘴辊间隙处包覆铝液和氧化膜周期振荡并发生破裂，使带坯表面的凝固速度周期变化，枝晶间距周期变化，从而使表面显现横向波纹，经过高浓度混和酸或碱浸蚀后出现较粗大的树枝晶组织或较粗大的化合物颗粒与正常晶粒组织间隔的现象（图10）。产生原因如下：铸轧速度过大；供料嘴与轧辊间隙较大；冷却强度过大；前箱液面高度过高或不稳定；机架、供料系统振动等致使铸嘴前沿弯液面在辊面和铝凝固壳之间波动，形成横向波纹；如果弯液面与凝固区发生局部作用，会产生虎皮纹。图10 横向波纹（酸侵蚀后）12.13 粘辊 adhering roller 铸轧时，铸轧带局部或整个带宽度上在离开轧辊中心连线后不能与轧辊分离，而由卷取张力强行分离，使带坯出现表面粗糙、翘曲不平或横纹等缺陷称为粘辊。产生原因如下：熔体温度偏高；铸轧速度快；冷却强度低；辊面温度不均；表面粗糙度不合适；清辊器或润滑介质欠佳；卷取张力小；高合金（如aa5052）铸轧时容易发生粘辊现象。2.14 层间粘伤 score 铸轧带被卷取时层与层之间发生的局部粘连的现象叫层间粘伤，强行展开后，粘连区呈现片状、条状或点状伤痕。发生粘连的两接触表面对应点上的伤痕相互吻合。产生原因如下：铸轧速度太快；板温过高；卷取张力过大以及卸料小车顶力过大。2.15 辊印 roller mark由辊面刻印在铸轧带表面而周期性出现的凸起或凹下称为辊印。产生原因：铸轧辊、牵引辊或导向辊辊面机械损伤、粘铝或铸轧辊龟裂a（图11）。a：铸轧辊龟裂是由于使用时间长，承受交变热应力、机械应力、以及辊面与高温熔体发生一系列物理化学作用引起的。图11 龟裂纹 12.16 非金属压入 nonmetal indentation压入铸轧带表面的非金属夹杂物称为非金属压入缺陷。非金属压入物呈点状、长条状或不规则形状、颜色随压入物不同而不同。产生原因如下：a) 供料嘴唇掉渣或局部脱落，清辊器毛毡脱落，喷涂介质在辊面堆积引起非金属压入。b) 环境中的粉尘，热状态的铸轧带粘上各种脏物，经各输送辊道和卷取时，脏物压入表面也会形成非金属压入。2.17 金属压入 metal indentation压入产品表面的金属碎片或碎屑称为金属压入缺陷。铸轧带的金属压入多为金属粘在铸轧辊表面上而被压入带坯表面。产生原因如下：a）铸轧辊粘铝或热状态铸轧带坯粘上外来金属屑未及时清除；b）铸轧带在线铣边时铝屑未吸取干净，被压入表面。2.18 机械损伤 mechanical damage产品表面出现的划伤、擦伤、碰伤和压伤通称为机械损伤。划伤：断续或连续的单条沟线状缺陷。一般是由尖锐物与产品接触并相对移动所致。擦伤：成束或成片细小的划伤。一般是物体的棱与面或面与面接触后发生相对移动或错动所致。碰伤和压伤：产品与其它物体互相碰撞或挤压形成的一个或多个伤痕。产生原因如下：设备和工具有突出尖锐角或粘铝；移动不同步以及搬运不慎易造成机械损伤。2.19 腐蚀 corrosion产品表面与外界介质发生化学反应或电化学反应，导致表面破损，称为腐蚀。腐蚀表面失去金属光泽，严重时产生灰色粉末。产生原因如下：a） 产品在潮湿气氛中吸附水分或与其它化学物质接触易产生腐蚀；b） 存放保管不当，由于气候潮湿或雨水浸入而引起腐蚀，运输过程中地面积水溅到铝卷断面或侧面引起化学反应形成腐蚀。2.20 板型不良 poor profile铸轧板横截面除边部减薄区外，中间部分也明显不具备二次曲线的特征，习惯称为板型不良。其典型截面如图14。 （1）楔形板 （2）中凸偏移 （3）二肋厚 （4）二肋薄图14 板型不良的几种表现示意图产生原因如下：a） 铸轧辊型不适；b） 辊芯冷却水通道局部堵塞，辊缝未调整好；c） 辊套过薄局部变形不均，轧制载荷太大；工艺参数不匹配等。2.21 裂边 edge crack铸轧带边部破裂称为裂边。具体可分为工艺裂边和边部缺损（缺肉）。产生原因如下：a） 耳部挂渣，耳子倒角不合适；b） 铸轧区大，变形量大；c） 铸轧速度快；d） 液穴深，熔体温度不均及熔体流动性差等。2.22 飞边 casting fin铸轧带边缘宽出一条形状不规则的金属翘片称为飞边。产生原因如下：a） 铸轧速度过快；b） 前箱温度太高；c） 耳子损坏、脱落；d） 耳子倒角不合适；e） 耳辊间隙过大等。2.23 缩边 shrinking edge铸轧带一侧或两侧边部收缩，带坯变窄，称为缩边。产生原因如下：a） 前箱温度低；b） 液面熔体温度低；c） 液流分配不合理；d） 耳部结渣。2.24 错层 dislocate铸轧带卷取时层与层之间不规则的串动造成端面不平整称为错层。产生原因如下：a） 铸轧时发生粘辊b） 铸轧区长度不一致；c） 卷取张力不匹配，使带坯受力不平衡；d） 中心线左右波动，造成带卷端面不整。2.25 塔形 turriform铸轧带卷取时呈规律性的向一面偏移（倾斜）称为塔形。产生原因如下：a） 卷取机咬入带头的位置偏移，供料嘴中心线与生产中心线偏移；b） 铸轧带两边压下量太大以及卷取轴中心线与轧辊水平线不平行等。2.26 松层 loose 由于缠卷不紧或出现相对滑动，铝卷层与层之间留有或产生较大缝隙。产生原因如