铝合金的过烧温度及其组织特征

39 2011，Vol 39，4 收稿日期: 2010 09 20 第一作者简介: 张大新( 1973 ) ， 男， 甘肃陇西人， 工程师。 6005 铝合金的过烧温度及其组织特征 张大新 1， 2， 杨瑞成1 ( 1 兰州理工大学材料科学与工程学院， 甘肃 兰州 730050; 2 中国铝业西北铝加工分公司， 甘肃 陇西 748111) 摘要: 将 6005 铝合金铸态试样和挤压制品试样在不同温度固溶加热后淬火处理， 制备金相试样， 用混合酸溶液侵蚀 后在金相显微镜下观察金相组织。结果表明: 加热温度为 600的试样， 其显微组织出现化合物变圆、 聚集、 晶粒长 大、 晶界平直等特征， 显示该温度已过高， 但合金未过烧; 加热温度为 607的试样， 可以找到少量的典型过烧特征， 显示该温度是 6005 铝合金的起始过烧温度; 加热温度为 610的试样， 其显微组织出现较多复熔共晶球、 晶界纺缍 状结构、 晶界变粗发毛及三个晶粒交界处复熔的晶间三角形等典型过烧特征， 显示在该温度 6005 铝合金已严重过 烧。 关键词: 温度; 显微组织; 过烧 中图分类号: TG166 3文献标识码: A 文章编号: 1007 7235( 2011) 04 0039 04 Overheating temperature and microstructure characteristics of 6005 aluminum alloy ZHANG Da- xin1， 2， YANG Rui- cheng1 ( 1 College of Materials and Engineering， Lanzhou University of Science and Technology， Lanzhou 730050， China; 2 Chalco Northwest Aluminum Branch， Longxi 748111， China) Abstract:The 6005 aluminum alloy microstructure specimens selected from cast billet and extruded products have been investigated by microscope The specimens have been solution heated at deferent temperatures The specimens have been heated at 600 and etched in mixed acid solute before investigation The investigation results show that the compounds be- come round and accumulate The grains grow The grain boundary tends to straight It indi- cates that the temperature is too high and did not yet reach to overheat A little of typical overheat characteristics appeared in the specimens being heated at 607 It means this is the starting temperature of overheat for 6005 aluminum alloy The microstructure specimens being heated at 610 show typical overheating features such as:re- melt eutectic balls， spindle- shape structures at the grain boundary， the coarse grain boundary and re- melt triangle grain boundary All the features show that 6005 aluminum alloy has been overheated seriously at this temperature Key words:temperature; microstructure; overheating 6005 铝合金属于 Al- Mg- Si 系， 是可热处理强化的铝合金， 合金具有中等强度， 耐蚀性高， 工艺性能 40 2011，Vol 39，4 优良， 应用广泛。 变形铝合金挤压制品在热处理加热过程中， 当加 热温度过高时会产生组织过烧。组织过烧会严重地 影响合金的性能， 是一种不允许产生的显微组织缺 陷。比较公认的淬火过烧组织特征是复熔的共晶球、 晶界局部熔化成纺缍状、 晶界变粗发毛以及三个晶粒 交界处出现复熔的晶间三角形 1 4 。本人在工作中发 现不同的铝合金其过烧组织存在不同的特征。了解 不同铝合金各自特有的过烧组织特征， 对判定显微组 织过烧具有重要意义， 同时， 确定 6005 铝合金的过烧 起始温度将为其批量生产提供依据。 1试验材料及方法 ( 1) 试验材料 选用 6005 铝合金铸锭和不同规格的挤压制品， 它们的原始金相组织见图 1， 化学成分见表 1。 图 1 6005 铝合金铸锭和挤压制品正常组织 表 16005 铝合金化学成分( 质量分数) % SiFeCuMnMgZnTiNiAl 0 7801500020 0030 520 0040 020003 余量 ( 2)试验方法 将试料在 RJX- 15- 9 箱式电阻炉中加热并保温， 以 UJ36 型电位差计控温， 同一温度下的试料分别采 用出炉水冷、 空冷和随炉冷却三种冷却方式处理。 金相试样采用 2HF + 3HCl + 5HNO3+ 190H2O 混合 酸溶液侵蚀， 用 Neophot 金相显微镜观察试样的金相 组织。 2试验结果及分析 2 1试验结果 以水冷淬火、 空气冷淬火或随炉冷却处理后的 6005 铝合金铸锭和挤压制品， 加热温度在 600时， 其显微组织都出现化合物变圆、 聚集、 晶粒长大、 晶 界平直等特征， 它们与正常组织有很大差别( 见图 2) ， 但找不到典型的过烧特征， 可以判定该温度下 6005 铝合金铸锭和挤压制品的显微组织显示了该加 热温度已过高， 但未过烧。 图 2 6005 铝合金在 600淬火的组织 41 2011，Vol 39，4 热处理加热温度在 607， 用水冷淬火和空气冷 淬火或随炉冷却处理后的 6005 铝合金铸锭和挤压 制品显微组织中， 可以找到少量的典型过烧特征( 见 图3) ， 可以判定该温度下 6005 铝合金铸锭及挤压制 品开始过烧。 图 3 6005 铝合金在 607淬火的组织 固溶热处理温度升高到 610时， 淬火试样的显 微组织出现较多复熔的共晶球、 晶界纺缍状结构、 晶 界变粗发毛及三个晶粒交界处复熔的晶间三角形等 典型的过烧特征( 见图 4) 。T4 状态的 6005 铝合金 挤压制品的抗拉强度从 179 5 N/mm2降至 172 2 N/mm2， 布氏硬度值 HB 从 77 9 降至 54 8。 图 4 6005 铝合金在 610淬火的组织 当热处理温度升高到618时， 淬火试料的过烧特 征更多、 更明显， 甚至出现较多孔洞和更为明显的晶间 三角形( 见图5) 。这些表明在610、 618温度下6005 铝合金铸锭及挤压制品的显微组织已严重过烧。 图 5 6005 铝合金在 618淬火的组织 42 2011，Vol 39，4 2 2试验结果分析 合金组织过烧的形成是由于热处理加热温度达 到或超过合金中低熔点共晶物的熔化温度， 使低熔 点共晶物或晶界发生复熔出现液相或氧化。6005 铝 合金属于 Al- Mg- Si 系， 其主要相组成为 ( Al) 、 Mg2Si、W( AlXCuMg5Si4) ，Al- Mg- Si 系合金主要强化 相为 Mg2Si， Mg2Si 相在室温下析出缓慢， 所以该合金 自然时效效果不大， 必须在人工时效后才有高的强 化效果。根据 Al- Mg2Si 伪二元平衡图可看出， 在共 晶温度下强化相 Mg2Si 的最大溶解度为 1 85%， 随 着温度的降低溶解度明显降低， 因而合金具有较好 的热处理强化效果。同时， 合金淬火加热温度范围 很宽， 但温度过高虽然 MgSi 的溶解度提高， 却因晶 粒粗化反而使合金强度降低; 如温度过低， 虽能获得 细晶组织使合金强度提高， 却因固溶不充分合金的 强化效果相应降低。 经试验发现， 在不同变形程度下 6005 铝合金过 烧起始温度略有不同， 6005 铝合金开始过烧的少量 的轻微过烧组织特征在高温下长时间保温可以消 除， 即固溶处理可以消除复熔共晶组织。 2. 36005 铝合金典型过烧特征 6005 铝合金过烧， 其显微组织特征为晶内出现 液相共晶球、 晶界粗化发毛、 过烧三角形、 晶粒异常 长大和晶界平直。合金在热处理加热过程中， 一些 附着在晶界上的低熔点杂质在温度偏高时熔化， 造 成晶界局部复熔， 出现晶界局部粗化发毛。若在加 热温度过高时低熔点共晶物液化， 由于液体的表面 张力的作用， 液化的共晶物便会收缩成球体， 在冷却 后的金相显微组织中表现为圆球状组织特征 复 熔共晶球体。值得强调的是: 作为过烧典型特征之 一的复熔共晶球体的鉴别， 要注意与球化的化合物 相区别。两者的区分可以借助暗场观察， 在暗视场 下复熔共晶球体表现为明暗交变的球， 外圈明显; 而 球化的化合物多呈光亮的黑色， 有的带有明亮的外 圈。过烧三角形的出现同样是由于聚集的化合物等 相组织在高温下熔化， 其组织特征也不是严格意义 上的三角形， 有圆形、 椭圆形和角度不同的三角形， 这些不同是由复熔相的本性和处理温度决定的。相 对于其他合金来说， 6005 铝合金在热处理加热温度 过高时其晶粒会变得异常粗大， 即使在不借助任何 工具的情况下也很容易看到其粗大的晶粒。同时， 其晶界也变得异常平直。因而晶粒粗大和晶界平直 化可以作为 6005 铝合金过烧的典型辅助特征。 3结束语 6005 铝合金的过烧起始温度为 607。淬火加 热温度高于 609时该合金的力学性能急剧下降。 参考文献: 1 王祝堂， 田荣璋 铝合金及其加工手册 M 长沙: 中南大学出版社， 2005: 1140 1143 2 黄志其， 陈慧， 等 两种 6020- T8 铝合金棒材的组织与性能比较 J 轻合金加工技术， 2008( 6) : 28 30 3 轻金属材料加工手册 编写组 轻金属材料加工手册( 上册) M 北京: 冶金工业出版社， 1979: 39 45 4 金相图谱 编写组 变形铝合金金相图谱 M 北京: 冶金工业出版社， 1975: 122 125 ( 上接第 14 页) 14 HUANG S， TSAI H， LIN S Effect of brazing route and brazing alloy on the interfacial structure between dia- mond and bond