高温固溶法淬火对6005铝合金组织的影响

高温固溶法淬火对6005铝合金组织的影响

6005铝合金是al-mg-si系统。这是一种可以加热和强化的铝合金。该材料具有中等强度、高耐腐蚀性、工艺水平等优点。广泛应用于各行各业。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。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冷却冷却试验(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。(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热处理对拉伸试验过烧特征的影响t4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。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。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179.5N/mm2降至172.2N/mm2,布氏硬度值HB从77.9降至54.8。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。2.2al-mg-si强化特点及加热温度对强化效果的影响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α(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。2.36复熔共晶球形的结构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