变形铝及铝合金制品组织检验方法 第2部分：低倍组织检验方法 征求意见稿

1GB/T3246.2-202×变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分：低倍组织检验方法本文件描述了铝及铝合金制品低倍组织的检验方法。本文件适用于对铝及铝合金铸锭（或锭坯）、板、带、箔、管、棒、型、线、锻件及其他加工制品进行低倍组织检验。铸造铝合金产品低倍组织也可采用本标准进行检验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB/T8005.1铝及铝合金术语第1部分：产品及加工处理工艺GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T22638.1铝箔试验方法第1部分:厚度的测定GB/T43139-2023铸造铝合金液减压凝固试样密度检测3试剂或材料警示——分析中使用的无机酸对人体有腐蚀作用，试验人员需配戴个人防护装备，以降低直接接触所带来的危险。除非另有说明，仅使用确认为化学纯的试剂。3.1特强混合酸：将氢氟酸(ρ1.15g/mL)、硝酸(ρ1.40g/mL)和盐酸(ρ1.19g/mL)以（1+5+15）的体积相混合，混匀。3.2强混合酸：将氢氟酸(ρ1.15g/mL)、硝酸(ρ1.40g/mL)和盐酸(ρ1.19g/mL)和水以（1+5+15+42）的体积相混合，混匀。的体积相混合，混匀。3.4硝酸(1+4)～硝酸(1+3)。3.5氢氧化钠溶液(150g/L～250g/L）。3.6氢氧化钠溶液(80g/L～120g/L)。的体积相混合，混匀。4试样2GB/T3246.2—202×4.1取样应根据有关标准或技术协议及表1的规定切取试样坯料。表1取样规定造合金锭×50mm×150mm或（直径×高）为检测其他项目时在铸锭的头部和尾部横向切取，厚度宜为每熔次取2根铸锭样每熔次取1块铸锭样5个样品，每个样品制每批取样量为成品的a不包括锻造产品。4.2制样应按表2的规定从试样坯料中制取试样。3GB/T3246.2-202×表2试样制取要求将样饼沿直径锯开成两块，以样饼锯开面为侧面截取30mm宽的长条样坯，将样坯的直在压力机上（或采用其他方法）将样坯一次折在受检部位开槽，如果试样坯料较大，也在试样坯料的侧面刨口，槽深不大于宽度检查表面晶粒度用试样应保留产品的自然表面在受检部位开槽，尺寸过小和外形奇特的试样坯料应加工成楔形槽，但槽深不大于厚度检查表面晶粒度用试样应保留产品的自然表面在保证不降低检查质量的前提下，也可以采铣削加工后的表面和折断、劈开后的断口表面，应保持洁图1开槽后的铸锭氧化膜试样截面示意图PP4GB/T3246.2—202×图2折、劈断口试验示意图4.3浸蚀4.3.1晶粒度按照表3的规定对检查晶粒度试样进行浸蚀。表3检查晶粒度试样浸蚀工艺合金和铸造铝合金锭试样的浸蚀时间要求适中，浸蚀时间短，试样浸蚀程度过轻，试样表面仍保持较强的金属光泽；浸蚀时间长，试4.3.2其他项目其他试样（检查断口组织用试样和晶粒度用试样除外）被检查面，浸入表3规定的试验溶液中进行碱蚀，碱蚀时间（室温）宜参照表4的规定。试样碱蚀后，应迅速将试样转入流动的清水(自来水)中，冲洗掉检查面碱液及残留物，再转入硝酸溶液(3.4)中继续清洗，除去检查面的黑色碱蚀产物，之后再用流动的清水将检查面冲洗干净。表4其他试样浸蚀工艺浸蚀时间5GB/T3246.2-202×试样的浸蚀时间要求适中，浸蚀时间短，试样浸蚀程度过轻，试样表面仍保持较强的金属光泽；浸蚀时间长，试5组织检验5.1一般原则根据有关技术标准和技术协议规定的质量要求进行检查，并随时变换光线照射方向，详细观察各个部位。必要时，可用10倍以下放大镜检查，或酌情进行显微组织或其他手段分析。5.2粗晶环的测量5.2.1形状简单的粗晶环，应取粗晶环最大深度作为测量结果。5.2.2形状复杂的粗晶环，环区内可画取的最大正方形的边长ɑ为粗晶环深度，如图3所示。5.2.3若形状复杂的挤压材存在薄壁尖端区域存在粗晶环（如图3中b所测量的区域）时，即使b＞ɑ时，该粗晶环深度值仍然为ɑ。如果用户需要，应在合同中注明，可采用画图等方式标识出b值。αα1b2b——薄壁尖端区域粗晶环长度；图3形状复杂粗晶环测量方法示意图5.3晶粒尺寸测定晶粒尺寸测定按附录A进行。5.4疏松等级判定疏松等级判定如图4～图7所示。6GB/T3246.2—202×图4一级疏松低倍组织（NaOH溶液浸蚀）图5二级疏松低倍组织（NaOH溶液浸蚀）图6三级疏松低倍组织（NaOH溶液浸蚀）7GB/T3246.2-202×图7四级疏松低倍组织（NaOH溶液浸蚀）图8疏松显微组织（未浸蚀）5.5孔隙度（或致密度）判定铸造铝合金锭和喷射成形制备变形铝合金铸锭的孔隙度（或致密度）判定方法见附录B。6典型组织分类6.1非金属夹杂非金属夹杂是混入铸锭中的熔渣或落入铸锭内的其他非金属杂质，如图9所示。该缺陷经浸蚀后，在低倍横向试片上呈褐色或暗黑色凹下的点状或非定形特征，其分布没有规律。断口上呈不定形松软组织。非金属夹杂的显微组织特征如图10所示。8GB/T3246.2—202×11图9非金属夹杂低倍组织（NaOH溶液浸蚀）图10非金属夹杂显微组织（未浸蚀）6.2外来金属夹杂及白斑外来金属夹杂是在铸造过程中，由于操作不慎，掉入铸锭内的其他金属（条、块或片或者是由于合金熔体的液流冲击，使铺底铝卷入铸锭内形成白斑。白斑实质上是纯铝夹杂，一般出现在铸锭底部。前者经浸蚀多呈边缘清晰的几何形状，其颜色与周围基体金属显著不同，或略有凸起特征；后者经浸蚀后其形状不定，但轮廓清晰，颜色发白，如图11所示。9GB/T3246.2-202×11图11白斑低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.3氧化膜氧化膜在低倍试样上呈短线状裂缝，多集中于最大变形部位，并沿金属流线方向分布，如图12所示。其断口呈白色、灰色或金黄、黄褐色的小平台，对称或对偶地分布在断裂面上，如图13所示。11图12锻件氧化膜低倍组织（NaOH溶液浸蚀）11GB/T3246.2—202×a）锻件b）板材图13氧化膜断口组织6.4初晶（化合物一次晶、粗大金属化合物、化合物偏析）该缺陷在浸蚀后的低倍试样上，多呈凸起（有时由于化合物受浸蚀脱落而下凹）的边界轮廓清晰的暗褐色块状、针状聚集物，如图14所示。其显微组织为形状规则的粗大化合物，如图15所示。断口上呈闪耀反光的小晶体群，如图16所示。11图14初晶低倍组织（NaOH溶液浸蚀）GB/T3246.2-202×图15初晶显微组织（未浸蚀）11图16初晶的断口组织6.5羽毛状晶羽毛状晶又称花边状组织，是择优取向的孪晶。其低倍组织为许多平行的细条组成，类似羽毛，断口组织呈片状，如图17、图18所示。显微观察时，羽毛状晶的枝晶网络比柱状晶和等轴晶都细，而且化合物的分布比较连续。偏振光下观察时，可看到由许多平行的薄片组成，每个薄片由一共同孪晶面分成明暗两部分，如图19所示。GB/T3246.2—202×a）横向试样b）纵向试样图17羽毛状晶低倍组织（NaOH溶液浸蚀）11图18羽毛状晶断口组织GB/T3246.2-202×图19羽毛状晶显微偏光组织（阳极制膜偏光）6.6光亮晶粒光亮晶粒是在横向低倍试片上为色泽光亮，对光线无选择性，并有树枝状结晶特征的组织，如图20所示。其显微组织特征是枝晶粗大、网络稀薄。光亮晶粒的硬度低于正常组织，如图21所示。11图20光亮晶粒低倍组织（NaOH溶液浸蚀）GB/T3246.2—202×图21光亮晶粒显微组织（3号浸蚀剂浸蚀）6.7孔隙6.7.1气孔在横向低倍试样上，气孔是未经浸蚀即可显现的内壁光滑的圆形或椭圆形的孔洞。气孔在铸锭中的分布没有规律，常与疏松伴生。压力加工后，气孔可被变形，但不能压合，如图22所示。a）横向试样b）纵向试样图22气孔低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.7.2疏松疏松是在晶界及枝晶网络等地方产生的宏观或微观的分散性微孔。该缺陷经浸蚀后，在横向低倍试样上呈分散性的密集小针孔，边界参差不齐，多带棱角，近似锯齿状，颜色发暗，底部为尖狭的凹坑，如图4~图7所示。6.7.3铸造铝合金的孔隙参见附录B.2。6.8冷隔GB/T3246.2-202×冷隔是铸造时由于液流中断或供给不足，靠近槽壁的熔体金属不能形成一个结晶整体，分成内外两层。试样不经浸蚀即可发现此缺陷，如图23所示。图23冷隔低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.9铸造裂纹铸造裂纹是合金在结晶过程中或者在完全凝固后发生开裂。前者为热裂，后者为冷裂，多数不经浸蚀即可发现，如图24所示。a）铸锭热裂纹GB/T3246.2—202×b）铸锭冷裂纹图24铸造裂纹低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.10板材分层板材分层包括张开型和夹杂型两种，如图25所示。在横向低倍试样的中心线上，呈直线或线段状的开裂称为张开型分层.在横向低倍试样上,呈分布部位不定的暗黑色点状或短条状开裂称为夹杂型分层。12图25板材分层低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.11缩尾缩尾是由于坯锭表面层及附着于挤压筒内的污物或润滑剂等，因金属的不均匀流动，在挤压后期挤压制品内部形成的缺陷。按其形状和分布位置通常分为两类。在尾端横向低倍试样中心呈漏斗状或褶皱状的裂缝称为一次缩尾，如图26所示，多出现在反挤压制品或残料留的过短的正挤压制品中。在GB/T3246.2-202×挤压制品尾端横向低倍试样的外层强烈变形区内，出现同心圆状或月牙状裂缝称为二次缩尾，如图27所示，主要出现在正挤压制品的尾端。在挤压制品尾端横向低倍试样上，常出现与二次缩尾相似的一种环状条纹，如图28所示。显微组织观察，其金属组织连续性未受破坏，不是二次缩尾。11图26皱折状一次缩尾低倍组织（NaOH溶液浸蚀）（单孔模反向挤压棒材）22a）同心圆状(单孔模正向挤压棒材）b）弧状(多孔图27二次缩尾低倍组织（NaOH溶液浸蚀）GB/T3246.2—202×a）同心圆状（单孔模挤压棒材）b)弧状（图28环状条纹低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.12成层成层是出现在挤压制品横向试样上的边缘，常有明显的壳状分层或圆弧状裂缝，最易产生在制品边缘或尖角处，如图29所示。11a)管材内壁成层图29成层低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.13挤压裂纹挤压裂纹是在挤压制品表面层产生的锯齿状开裂，一般出现在横向低倍试样的边缘，呈现小弧状GB/T3246.2-202×裂口，在纵向则呈周期性的开裂，特别严重的成锯齿状，从制品表面容易发现。轻者往往隐于皮下，通过低倍检查才能发现，如图30、图31所示。11图30皮下挤压裂纹低倍组织（横向NaOH溶液浸蚀）图31皮下挤压裂纹断口组织（纵向）6.14淬火裂纹淬火裂纹是经淬火处理的加工制品低倍试样上沿晶界开裂的网状裂纹，如图32、图33所示。挤压制品的淬火裂纹轻者分布于边部的粗晶区，重者则能扩展到中心细晶区。GB/T3246.2—202×11a)粗晶环区内的淬火裂纹b图32挤压棒材淬火裂纹低倍组织（NaOH溶液浸蚀）图33轧制板材淬火裂纹低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.15粗晶环粗晶环是在淬火处理后的挤压制品横向低倍试样上，沿周边出现粗大再结晶晶粒组织区。单孔挤压呈环形，多孔挤压呈月牙形，如图34所示。粗晶环在纵向的分布规律：从尾端向头端逐渐减少。GB/T3246.2-202×a)六角棒材的环状粗晶环b)图34粗晶环低倍组织特征（NaOH溶液浸蚀）6.16焊合不良焊合不良是采用舌形模或分流组合模挤压的制品，在低倍试片的焊合区出现连续或断续的黑色缝隙，如图35所示。如出现白色或暗色的细道，未破坏内部组织的连续性，则不属于焊合不良。112图35焊合不良低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.17锻造裂纹在锻造过程中，由于张力作用所引起的开裂现象称为锻造裂纹。出现在试样边部的分散发状裂纹区称为边部裂纹，如图36a）所示。出现在试样中心部位的不规则孔洞称为中心裂纹，如图36b）所示。GB/T3246.2—202×11a)锻件边部裂纹图36锻造裂纹低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.18压折压折是在模压锻件低倍试样的边缘，出现由外向里斜向延伸的，终端常呈须状分叉的光滑折缝线，如图37所示。压折通常出现在模锻件的肋条与腹板之间的过渡圆弧位置，压折处一般伴随有局部流纹不顺。11图37压折低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.19流纹不顺金属模压变形时，反映金属流动景象的流线未能按制品外形轮廓分布称为流纹不顺。其中，流线呈树木年轮状或水流漩涡状时称为涡流，流线贯穿制品截面时称为穿流，如图38、图39所示。GB/T3246.2-202×图38涡流低倍组织（NaOH溶液浸蚀）11图39穿流低倍组织（NaOH溶液浸蚀）6.20裂口裂口是铸轧板的表面局部出现抛物线状并深入断面一定深度的裂缝，如图40所示。1图40铸轧板裂口（NaOH溶液浸蚀）GB/T3246.2—202×6.21纵向裂纹（纵向开裂）纵向裂纹是在铸轧板表面沿纵向出现一条或几条笔直的裂缝，其断面可看到存在一定的开裂深度，如图41所示。11图41铸轧板纵向裂纹（NaOH溶液浸蚀）6.22偏析层铸造时凝固外壳产生局部软化和重熔现象，填充在枝晶间和晶界尚未凝固的低熔点共晶相，沿着枝晶和晶粒间隙流到铸锭表面层而形成，见图42~图44。注：偏析层表面发生凸起的部分称之为偏析瘤，偏析瘤为11图42铝合金铸锭低倍试片上的偏析层GB/T3246.2-202×11图43铝合金铸锭低倍试片上的偏析瘤图44铝合金铸锭偏析瘤的显微组织6.23晶层分裂在铸锭边部断口上沿柱状晶轴产生的层状开裂称为晶层分裂。晶层分裂只在铸锭试片打断口时发生，位置在断口边部，即铸锭边部（图45）。晶层分裂的裂纹方向与铸锭纵向呈45°角，裂纹较长，一般为10mm~20mm，裂纹较多并彼此平行。11GB/T3246.2—202×图45晶层分裂断口特征6.24坯料过渡区由于上一个挤压坯料结束，残留在模腔内的金属，与下一个挤压坯料在模腔内融合在一起，在挤压制品前端形成的组织，见图46。图46坯料过渡区的低倍特征（未焊合）7试验报告试验报告应包括下列内容：a)报告日期；b)牌号或化学成分；c)状态代号；d)试样号；e)缺陷类型；f)组织说明；g)浸蚀条件。GB/T3246.2-202×附录A晶粒尺寸的测定A.1方法概述根据单位面积晶粒数测定晶粒尺寸，可采用以下方法：——比较法：将试样上所观察到的晶粒图像与已知晶粒大小的标准图像比较，得到被检查试样的晶粒尺寸。适用于变形铝合金铸锭和铸造铝合金锭和铸轧板的晶粒尺寸、铝及铝合金材料的等轴晶、或近似等轴晶（纵横比不大于3:1）、或完全再结晶晶粒尺寸的测量；参照GB/T3246.1-2024中晶粒度测量方法中的截——平面晶粒计算法：计算已知面积内晶粒个数，利用单位面积晶粒数来确定晶粒尺寸。A.2比较法A.2.1变形铝合金铸锭和铸造铝合金锭的晶粒度应按照图A.1～图A.6进行评定。图A.1铸锭0.5级晶粒度GB/T3246.2—202×图A.2铸锭1级晶粒度图A.3铸锭2级晶粒度图A.4铸锭3级晶粒度图A.5铸锭4级晶粒度GB/T3246.2-202×图A.6铸锭5级晶粒度A.2.2铸轧板（带）的晶粒度应按照图A.7～图A.11进行评定。图A.7铸轧板一级晶粒度图A.8铸轧板二级晶粒度GB/T3246.2—202×图A.9铸轧板三级晶粒度图A.10铸轧板四级晶粒度图A.11铸轧板五级晶粒度A.2.3其他具有等轴晶粒的试样，应按照图A.12～图A.19晶粒度分级标准进行评定。GB/T3246.2-202×图A.12一级晶粒度（晶粒平均面积0.026mm2）图A.13二级晶粒度（晶粒平均面积0.40mm2）图A.14三级晶粒度（晶粒平均面积1.2mm2）GB/T3246.2—202×图A.15四级晶粒度（晶粒平均面积2.6mm2）图A.16五级晶粒度（晶粒平均面积8.0mm2）图A.17六级晶粒度（晶粒平均面积16mm2）GB/T3246.2-202×图A.18七级晶粒度（晶粒平均面积36mm2）图A.19八级晶粒度（晶粒平均面积80mm2）A.3平面晶粒计算法A.3.1晶粒实测尺寸采用晶粒平均面积(或直径)或单位面积晶粒数表示。A.3.2根据晶粒的大小，在试样上画出10mm×10mm或50mm×50mm的方格，也可画出直径为10mm或50mm的圆。A.3.3查出方格或圆内完整的晶粒数(P)及被方格边或圆周边所切割晶粒数(g)。当方格边或圆周边所切割晶粒数(g)为偶数时，按照公式(A.1)计算出方格或圆内的晶粒总数(n)；当方格边或圆周边所切割晶粒数(g)为奇数时，按照公式(A.2)计算出方格或圆内的晶粒总数(n)。依据公式(A.3)计算出晶粒的平均面积。n=p+0.5g………………(A.1)式中：n——方格或圆内的晶粒总数，单位为个；p——方格或圆内完整的晶粒数，单位为个；g——方格线或圆周边切割的晶粒数，单位为个。n=p+0.5(g+1)……………(A.2)F=S/n…………………(A.3)式中：F——晶粒平均面积，单位为平方毫米(mm2)；GB/T3246.2—202×S——方格或圆的面积，单位为平方毫米(mm2)。A.3.4每个试样至少选择三处进行测量，然后取平均值。A.3.5当晶粒大小相差特别悬殊，分布极不均匀时，应选择最大晶粒区域。GB/T3246.2-202×孔隙度（或致密度）的判定B.1变形铝合金喷射成形铸锭致密度的判定致密度(ρ)按公式（B.1）计算：ρ=×100%............................................................（B.1）式中：实——铸锭的实际密度（铸锭实际重量与铸锭体积之比值单位为千克每立方米（kg/