铝合金基础知识及表面缺陷识别

1、热轧技术科-曾招芬 什么是铝什么是铝铝的定义铝的定义以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。 铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 纯铝的含义纯铝的含义纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LV（铝、工业用的）表示。 铝分类铝分类高级纯铝（铝的含量99. 93%-99.999%）1、按照铝锭的主成份含量分工业高纯铝（铝的含量99.85%-99.90%）工业纯铝（铝的含量98.0%-99.7%）2、按照铝锭的生产过程

2、分铝土矿氧化铝电解铝 3、按照铝的市场产品型态分加工材，如板、带、箔、管、棒、型、锻件、粉末等铸造材、盘条线杆电缆等日常生活中的各类铝制品等牌号系列与组别的关系牌号系列与组别的关系牌号系列 组别 牌号系列组别 1XXX 纯铝（铝合金含量不小于99）6XXX 以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金2XXX 以铜为主要合金元素的铝合金 3XXX 以锰为主要合金元素的铝合金 7XXX 以锌为主要合金元素的铝合金4XXX 以硅为主要合金元素的铝合金8XXX 以其它为主要合金元素的铝合金5XXX 以镁为主要合金元素的铝合金 9XXX 备用合金组5 5种基础状态代号种基础状态代号铝及铝合金

3、的牌号铝及铝合金的牌号代号名称说明与应用F自由加工状态适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定O退火状态适用于经过完全退火获得最低强度的加工产品 H加工硬化状态 适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过使强度有所在降低的附加热处理。H代号后面必须跟有两位或三位阿拉伯数字W固溶热处理状态一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表法产品处于自然时效阶段。T热处理状态 （不同于F、O、H 状态）适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定状态的产品 铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范，控制加

4、热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。 概念概念铝合金的热处理铝合金的热处理（1）固溶热处理可溶相的溶解。（2）淬火过饱和固溶体的形成。（3）时效在室温下（自然时效）或高温下（人工时效或沉淀热处理）溶质 原子的沉淀析出。工艺过程工艺过程 铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。时效处理可分为自然时效和人工时效，自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力

5、消除或减少，人工时效是将铸件加热到550650进行去应力退火。1铝合金时效强化原理铝合金时效强化原理研究发现，某些铝合金如AlMgSi系合金在室温停留后再进行人工时效，合金的强度指标达不到最大值，而塑性有所上升。如ZL101铸造铝合金，淬火后在室温下停留一天后再进行人工时效，强度极限较淬火后立即时效的要低1020Mpa，但塑性要比立刻进行时效的铝合金有所提高。 2.影响时效的因素影响时效的因素时间时间铝合金时效处理铝合金时效处理一种合金能否通过时效强化，首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小，且随温度变化不大，而镁、锌虽然在铝基固溶体中

6、有较大的固溶度，但它们与铝形成的化合物的结构与基体差异不大，强化效果甚微。3影响时效的因素影响时效的因素化学成分化学成分1.1前言 铝的表面质量要求严格，轻微的刮伤或划痕等缺陷就很容易被察觉，且大部份的铝板带材经轧制完成后即使用，或经进阳极氧化处理来有效的的高铝材带材表面的耐腐蚀性能及保持金属光泽，因此，铝轧制产品表面质量的要求、改善和管理，是生产作业最重要的工作之一。 轧制铝板带材是由熔铸、均匀化处理、锯铣、热轧、冷轧、精整等过程，以及必要的热处理，精整还包括矫直、清洗、涂油、剪切或分条等很多过程，经过很多设备，各设备都可能产生轻重不同的缺陷。从熔铸到最终的成品都要经过严格的过程管制，这是生

7、产高品质产品的必要条件。一、缺陷的分类1.2缺陷分类缺陷分类铝及铝合金轧制板带材缺陷盘卷、板垛外形缺陷尺寸缺陷表面缺陷组织及性能缺陷厚度超差厚度超差宽度超差宽度超差长度超差长度超差对角线超差对角线超差不平度超差不平度超差横弯超差横弯超差1.2.1尺寸缺陷尺寸缺陷晶粒粗大或异常晶粒粗大或异常温度超差温度超差夹渣夹渣内部裂纹内部裂纹显微组织不合格显微组织不合格物理性能不合格物理性能不合格化学性能不合格化学性能不合格1.2.2组织及性能缺陷组织及性能缺陷1.2.3盘卷及板垛外形缺盘卷及板垛外形缺陷陷错层错层塔形塔形松卷松卷塌卷塌卷燕窝燕窝碰伤碰伤铸造造成的缺陷轧制造成的缺陷精整造成的缺陷搬运、存储造

8、成的缺陷1.2.4表面缺陷分类表面缺陷分类表面缺陷部分针对各缺陷发生的主因，又可分类以下几种：二、熔铸造成的表面缺陷 气泡、贯穿气孔气泡、贯穿气孔 明暗条纹明暗条纹 起皮起皮 裂纹裂纹 裂边裂边 分层分层 孔洞孔洞 铣刀痕铣刀痕气泡、气泡、贯穿气孔贯穿气孔主要产生原因： 铸锭含气量太高； 铸块表面凹凸不平、不清洁，表面偏析瘤深度较深； 铣面量小或表面有缺陷，如：凹痕或铣刀痕较深。定义及特征：板、带材表面不规则的圆形或条状空腔凸起。凸起的边缘圆滑、板片上下不对称，分布无规律。明暗条纹明暗条纹主要产生原因： 铸锭表面质量差，热轧前未铣面； 板坯表面组织不均有粗大晶粒或偏析带；定义及特征：板、带材表

9、面与轧制方向平行的明暗相间的条纹三、轧制造成的缺陷 起皮起皮 裂纹裂纹 裂边裂边 分层分层 擦划伤、压过划痕擦划伤、压过划痕 乳液痕乳液痕 金属及非金属压入金属及非金属压入 印印 痕痕 粘粘伤伤 油污油污 腐蚀腐蚀 油斑油斑 包铝层错动包铝层错动 粘铝粘铝 横波横波 松树枝花纹松树枝花纹 黑点黑条黑点黑条 明暗条纹明暗条纹 孔洞孔洞 波浪波浪 翘边翘边 起棱起棱松树枝花纹松树枝花纹主要产生原因： 工艺润滑不良； 冷轧时道次压下量过大； 冷轧时张力小，特别是后张力小。定义及特征：垂直压延方向横贯板、带材表面的波纹，波纹处厚度突变。小黑条（黑点）小黑条（黑点）主要产生原因： 工艺润滑不良； 工艺润

10、滑剂不干净； 板、带表面有擦划伤； 板、带通过的导路不干净； 铸轧带表面偏析或热轧用铸块铣面不彻底； 金属中有夹杂； 开坯轧制时，产生大量氧化铝粉，并压入金属，进一步轧制产生黑条。 刷辊工艺不当定义及特征：板、带材表面沿轧制方向分布的黑色线条状或点状缺陷。四、精整造成的缺陷 裂边裂边 毛刺毛刺 擦擦划伤划伤 揉擦伤揉擦伤 金属压入金属压入 非金属压入非金属压入 印印 痕痕 粘粘伤伤 花脸花脸 油污油污 腐蚀腐蚀 油斑油斑 横波横波 振纹振纹 水痕水痕 凹痕凹痕 刀背印刀背印 拉伸钳口痕拉伸钳口痕 滑移线滑移线 翘边翘边 起棱起棱 压折和折痕压折和折痕粘粘伤伤主要产生原因： 退火温度过高。定义及特征：因板间或带材卷层间粘连造成板、带表面呈点状、片状或条状的伤痕。粘伤产生时往往上下板片（或卷层）呈对称性，有时呈周期性。揉揉擦伤擦伤主要产生原因： 淬火板材弯曲变形过大； 淬火时，装料太多、