ICS 7715010H 60 a園中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT 2649212011變形鋁及鋁合金鑄錠及加工產(chǎn)品缺陷第1部分：鑄錠缺陷Defects for wrought aluminium and aluminium alloys ingots and products-Part 1：Defects for ingots201 1-05-12發(fā)布 2012-02-01實(shí)施中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局學(xué)龠中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)廈111前 言CST 2649212011GBT 26492【變形鋁及鋁合金鑄錠及加工產(chǎn)品缺陷分為五個(gè)部分：第1部分：鑄錠缺陷；第2部分：鑄軋帶材缺陷；第3部分：板、帶缺陷；第4部分：鋁箔缺陷；第5部分：管材、棒材、型材、線材缺陷。本部分為GBT 26492的第1部分。本部分由全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SACTC 243)歸1：3。本部分負(fù)責(zé)起草單位：東jE輕合金有限責(zé)任公司。本部分參加起草單位：西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司、中國(guó)鋁業(yè)西北鋁加工分公司、山東兗礦輕合金有限責(zé)任公司、廣東堅(jiān)美鋁型材有限公司、福建省南平鋁業(yè)有限公司、龍口市叢林鋁材有限公司。本部分主要起草人：吳欣鳳、呂新宇、王美琪、李成利、王立娟、李海仙、王貴福、馮彥波、段瑞芬、郭瑞、謝延翠。范圍變形鋁及鋁合金鑄錠及加工產(chǎn)品缺陷第1部分：鑄錠缺陷車部分規(guī)定了變形鋁及鋁舍金鑄錠產(chǎn)品中常見缺陷的定義、特征，并分析了其主要產(chǎn)生原因本部分適用于變形鋁及鋁舍金鑄錠缺陷的分析與判定。2缺陷定義、特征和主要產(chǎn)生原因2 I偏析浮出物(偏析癌)nodule of segre弘tiou(segregation knoble)半連續(xù)鑄造過程中，在鑄錠表面上產(chǎn)生的瘤狀物稱偏析浮出物。宏觀組織特征是鑄錠表面呈不均勻的凸起如圖la)、田1b)顯微組織觀察偏析溜赴的第二相比基體的大，分布致密，第二相體積分散也大，有時(shí)在偏析熘處可發(fā)現(xiàn)一次晶如圖ic)。主要產(chǎn)生原因：a)鑄造溫度高，鑄造速度快；b)結(jié)晶器或芯子錐度過大c)冷卻強(qiáng)度低或結(jié)晶器內(nèi)部缺水；d)隔斗擺放不正。a)幬表m*析4#b)*浮m物低倍盟圍1偏析浮出物冷隔(或或?qū)?cold shut(or stratification)鑄錠表皮上存在的有規(guī)律性重疊或靠近表皮內(nèi)部形成陌層的現(xiàn)象稱冷隔。宏觀組織表現(xiàn)為不合GBT 26492 120層低倍組織有明顯分層，分層趾凹下形成沿鑄錠外表面的圓弧狀黑色裂紋(如圖z)，顯微組織玲隔處為黑色裂紋，裂紋妊有非金屬夾雜。冷隔一般可通過機(jī)械加工方式進(jìn)行處理。主要產(chǎn)生原因：a)鑄造速度慢，金屬熔體供流少，邊部易凝固，繼續(xù)供給熔體補(bǔ)充不足就提前凝固；b)鑄造溫度低，金屬熔體流動(dòng)性不好，靠近結(jié)晶器壁處易凝固；c)鑄造褥斗安放不正或漏斗孔堵塞，造成金屬匝流供給不均；d)結(jié)晶器錐度不當(dāng)或結(jié)晶器變形；e)漏斗過小，結(jié)晶器內(nèi)液面過低或波動(dòng)過大；f)冷卻強(qiáng)度過大或冷卻不均勻；g)瀾槽不均，局部供油過量。2 4圖2冷隔(或成層)低倍組織斷流玲隔breaking cold shut在鑄造過程中因金屬流供應(yīng)不足造成組織不連續(xù)、鑄錠表面橫截面分層的現(xiàn)象稱斷流玲隔主要產(chǎn)生原因：a)鑄造時(shí)金屬液面水平控制過低；b)鑄造時(shí)漏金屬；c) 鑄造時(shí)因流口堵塞或冷凝、流口太小等原因致使金屬液流供應(yīng)不上。竹節(jié)bamboo-ridge因鑄造設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)問題，鑄錠表面上形成的“竹節(jié)”狀現(xiàn)象。竹節(jié)經(jīng)鑄錠車皮可去掉主要產(chǎn)生原因：a)鑄造機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)，有停頓現(xiàn)象b)無導(dǎo)軌鑄造機(jī)，導(dǎo)向槽輪夾雜鋁或雜物。彎曲bow鑄錠縱向軸線不成一條直線的現(xiàn)象。主要產(chǎn)生原因：a)結(jié)晶器安裝不正或固定不牢，鑄造時(shí)錯(cuò)動(dòng)；b)鑄造機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)；c)鑄造機(jī)導(dǎo)軌不直或?qū)к夐Z隙過大，底座不穩(wěn)；d)蓋板不平使結(jié)晶器歪斜；e)結(jié)晶囂變形，錐度不適當(dāng)或光沽度差，造成局部懸掛產(chǎn)生彎曲f)吊運(yùn)或擺放不當(dāng)。GBT 264921 202 6拉裂pull CFack鑄造時(shí)形成的凝固外殼與結(jié)晶器壁的摩擦阻力超出鑄錠的本身強(qiáng)度時(shí)，在鑄錠表面形戒拉癯。嚴(yán)重時(shí)在鑄錠表面產(chǎn)生橫向裂口稱為拉裂如圉3a)、圖3b)。有時(shí)在裂口處產(chǎn)生流掛。這種缺陷破壞了鑄錠組織的連續(xù)性，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)為疰品。只有當(dāng)拉痘、拉裂深度不超出鑄錠機(jī)械加工余量時(shí)，可以進(jìn)行銑面或車皮處理。主要產(chǎn)生原園：a)結(jié)晶器內(nèi)表面不光滑，有毛刺、劃痕、潤(rùn)滑不好；b)結(jié)晶器或櫥斗安放歪料，使鑄錠下降時(shí)一側(cè)產(chǎn)生很大的摩擦阻力；c)鑄造過程中金屬熔體水平忽高忽低造成抱芯子(空心錠)或漏鋁面懸掛；d)鑄造建度快、鑄造溫度高，鑄造水壓大容易造成拉痕和拉裂；e)結(jié)晶器玲卻水結(jié)垢；f)結(jié)晶器退火或過燒。 圈匱a)月鑄 b)目鑄健拉裂圖3拉裂2 7豎道皺褶vertical fold鑄錠寬面沿鑄造方向出現(xiàn)的凹下的豎條狀蚨陷稱豎道皺褶。宏觀上主要存在于扁錠禍斗對(duì)應(yīng)的兩側(cè)表面上，皺褶沿縱向發(fā)展，可能是連續(xù)的，也可能是斷續(xù)的，長(zhǎng)度和深度不等(如圖4)，皺摺嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)弦裂紋。主要產(chǎn)生原因a)熔體中B元素含量高，b)鑄造溫度低；c)滑滑不好 弱囤4扁鑄錠璺道皺褶偏心艇centric centn空心鑄錠內(nèi)、外圓不同心的現(xiàn)象偏心的結(jié)皋導(dǎo)致空心錠壁厚不均GBT 26492 120主要產(chǎn)生原因：a)芯子安裝不正，鑄造機(jī)下降時(shí)不穩(wěn)定；b)鑄造工具不符合要求；c)鑄錠彎曲或鏜孔不正確。2 9縮孔sbriakI舭eavity液體金屬凝固時(shí)，由于體積收縮而液體金屬補(bǔ)縮不足時(shí)，凝固后在鑄錠尾部中心形成的空腔叫縮孔。2 10熱裂紋bmk盒屬凝固過程中，在線收縮開始溫度至固相點(diǎn)溫度的結(jié)晶終了區(qū)間，由于結(jié)晶收縮受到阻礙而產(chǎn)生拉應(yīng)力叉由于這個(gè)區(qū)間含有較多的脆性金屬化合物，拉應(yīng)力超過了該區(qū)金屬的強(qiáng)度極限時(shí)產(chǎn)生的裂紋日H熱裂紋。熱裂紋的宏觀組織特征為裂紋曲折、分叉或呈網(wǎng)狀、圓弧狀如圖sa)、田5b)I斷口上裂紋赴多呈黃褐色，有氧化現(xiàn)象，裂紋凸凹不平。顯微組織特征為裂紋沿晶界開裂t且裂紋處有低熔點(diǎn)共晶物填充如圖5c)。主要產(chǎn)生原因：a)鑄造速度、溫度、冷卻水壓不當(dāng)，或冷卻不均勻；b)結(jié)晶器、蓋板變形或結(jié)晶器、芯子錐度不當(dāng)；c)熔體過熱或液體金屬停留時(shí)問過長(zhǎng)；d)合金化學(xué)成分、雜質(zhì)含量控制不當(dāng)fc)鑄造時(shí)液漉分配不均勻f)鑄造開頭或結(jié)尾處理不當(dāng)。a)熱裂較低倍蛆b)#裂&n低倍a局部放大囤圖5熱裂紋Z 11冷裂紋cold crack液態(tài)金屬凝同后由于鑄錠內(nèi)部冷卻不均產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過了金屬的強(qiáng)度極限而在鑄錠的某個(gè)或某幾個(gè)塑性薄弱區(qū)產(chǎn)生的裂紋稱冷裂紋。宏觀組織特征呈平直的裂紋如圖6a)，斷口上裂紋為亮晶色，斷口投有氧化。顯微組織特征為裂紋不沿桂晶發(fā)展，橫穿基體和枝晶網(wǎng)絡(luò)如圖6b)。主要產(chǎn)生原因：a) 合金元素、雜質(zhì)含量控制不當(dāng)；b)熔休過熱或液體金屬停留時(shí)間過長(zhǎng)；c)冷卻不均勻，鑄造速度快、鑄造溫度偏高d)結(jié)晶器、蓋板變形或結(jié)晶器、芯子錐度不當(dāng)；e)鑄造時(shí)液流分配不均勻f)鑄造開頭或收尾處理不當(dāng)。a)磚裂#低倍組織 b)掙裂#m組織囤6冷裂紋2 12偏析segregation鑄錠中化學(xué)成分分布不均的現(xiàn)象稱偏析。在變形鋁臺(tái)金中，偏析主要有晶內(nèi)偏析和逆偏析。2 13晶內(nèi)偏析coring segregation顯微組織中阿一個(gè)晶粒內(nèi)化學(xué)成分不均的現(xiàn)象稱晶內(nèi)偏析。晶內(nèi)偏析的顯微組織特征是，浸蝕后的晶肉呈水波紋狀的類似樹術(shù)年輪狀組織(如圖7)。表現(xiàn)為晶界或枝晶界內(nèi)化學(xué)成分和顯徽硬度不均勻。主要產(chǎn)生原因：a)結(jié)晶區(qū)間間隔太，引起不平衡結(jié)晶；b)結(jié)晶過程中熔質(zhì)原子在晶體中的擴(kuò)散速度小于晶體生長(zhǎng)速度。囤7晶內(nèi)偏析顯徽絲織GBT 26492 1202 14 逆偏析r,emation鑄錠邊部的熔質(zhì)濃度高于鑄錠中心焙質(zhì)濃度的現(xiàn)象稱逆偏析。逆偏析的組織特征不易從顯微組織辨別只能從化學(xué)成分分析上確定。主要產(chǎn)生原因：結(jié)晶過程中，液體中富集溶質(zhì)受力，穿過以結(jié)晶的樹枝晶枝干和分枝縫隙向鑄錠表面移動(dòng)的結(jié)果。2 15非金一夾雜non-metallic inclusion混入鑄錠中的熔渣或落鑄錠內(nèi)的其他非金屬夾雜。低倍組織為無固定形狀、與基體界限不清的黑色凹坑如圖8a)。其斷口特征為黑色條狀、塊狀或片狀，顯微組織特征多為黑色線狀、塊狀、絮狀的紊亂組織，與基體色差明顯如圖8b)。主要產(chǎn)生原因：a)原、輔材料不干凈，如有油枵、泥土、灰塵水分等；b)爐子、流槽、流盤或?qū)t流管處清理不干凈；c)精煉不徹底，精煉溫度低，靜置時(shí)間不足，使渣、鋁分離得不好；d)鋅造溫度低；e)操作不當(dāng)，導(dǎo)致外來臟物掉人液體金屬中進(jìn)人鑄錠。a)非金屬夾雜低倍組織 b)#±月女雜徽q織圖8非金屬夾雜2 16金屬夾雜metallic inclusion由于鑄造工藝不當(dāng)或外來金屬掉人液體金屬中，致使鑄錠結(jié)晶后在組織中存在外來金屬物。在組織中存在的外來金屬物稱金屬夾雜。其宏觀組織和顯徽組織特征為有棱角的金屬物，顏色與基體金屬有明顯差別，并有清晰的分界線。鑄靛變形后金屬夾雜與基體金屬間易產(chǎn)生裂紋。主要產(chǎn)生原因：a)操作不當(dāng)，導(dǎo)致外來金屬掉入液體金屬中，進(jìn)入鑄錠；b)外來的未被熔化的金屬塊保留在鋅錠中。2 17氧化膜oxmefilm焙體鑄造時(shí)由于操作不當(dāng)和熔體污染，鑄鏈中存在的由非金屬夾雜形成的氧化物和未排除氣體(主要為氫氣)稱氧化膜。由于氧化膜尺寸較小，在鑄錠宏觀組織中程難發(fā)現(xiàn)，應(yīng)將檢查氧化膜用鑄錠試樣變形后做斷口檢查，氧化膜特征為黃褐色、灰色的條狀或片狀物小平臺(tái)，對(duì)稱的分布在兩個(gè)斷裂面上(如圖9)。顯檄組織上的氧化膜特征為黑色線狀包留物或團(tuán)臺(tái)的空腔，黑色為氧化膜，白色為鋁基體，包留6物往往為窩紋狀。主要產(chǎn)生原因：a)原、輔材料不干凈，有由污、潮濕、水分腐蝕、灰塵、泥沙等；b)熔煉過程中，反復(fù)補(bǔ)料、沖淡，攪拌方法不當(dāng)，破壞了表面氧化膜t使其成為碎塊掉熔體內(nèi)；c)精煉除氣不徹底，熔劑、鑄造工具潮濕未經(jīng)充分干燥，空氣濕度大，容易產(chǎn)生氧化膜；d)熔體轉(zhuǎn)注過程中金屬熔體設(shè)有滿管流動(dòng)，沖擊太大或落差點(diǎn)沒有封fjj造成氧化膜碎塊掉人熔體內(nèi)；e)靜置時(shí)間不夠，熔煉爐、靜置爐積渣太多；f)鑄造溫度低；g)鑄造過程中凈化裝置出現(xiàn)故障，過濾系統(tǒng)沒起作用h)結(jié)晶器內(nèi)金屬水平渡動(dòng)大或液流供應(yīng)不均勻。匪9氧化膜斷口組織2 18白斑white spot在宏觀組織中的白色塊狀物稱白斑。白斑的低倍組織與基體金屬組織有明顯的色差，形狀不定、輪廓清晰如圖10a)，但并發(fā)有破壞金屬的連續(xù)性。顯微組織特征為純鋁組織役有舍金那樣多的化臺(tái)物曲口圖lOb)，顯微硬度很低。白斑出現(xiàn)在鑄錠底部。主要產(chǎn)生原因：a)采用純鋁鋪底鑄造的合金中，由于鑄造操作不當(dāng)，熔俸液流將鋪底鋁濺起t混人合金的熔體中；b)用純鋁鋪底時(shí)表面硬殼未打凈；c)鑄造漏斗溫度低，純鋁粘在裾斗底，在鑄造過程中掉下；d)鋪底純鋁溫度低。白斑低倍目舞圖10自斑籜泓毒雀GBT 26492 1202 19疏松por惦時(shí)當(dāng)熔體結(jié)晶時(shí)。由于基體樹枝晶間液體金屬補(bǔ)充不足或由于存在未排出的氣體(主要為氫氣)，結(jié)晶后在枝晶內(nèi)形成的微孔稱疏橙。由補(bǔ)縮不足形成的鐓孔稱為收縮疏松；由氣體形成的疏橙稱氣體疏橙。疏橙的低倍組織特征為形狀不規(guī)則、分散狀的黑色針孔如圖1la)J。斷口組織特征為組織粗糙、灰白色的點(diǎn)狀小坑，不致密，疏松嚴(yán)重時(shí)斷口上有白色小亮點(diǎn)。顯微組織特征為沿枝晶分布、有棱角形的黑洞，疏松俞嚴(yán)重，黑洞數(shù)量俞多t尺寸也愈大如圖11b)。主要產(chǎn)生原因：a) 合金的開始凝固溫度與凝固終了溫度相差很大，即過渡帶寬，使補(bǔ)縮和氣體選出困難；b)熔體過熱、停留時(shí)間長(zhǎng)、高鎂臺(tái)金不覆蓋或覆蓋不好等，吸收大董氣體；c)工具潮濕、熔劑、精煉氣體水分含量高；d)鑄造溫度低、鑄造速度快、冷卻強(qiáng)度小，熔體中的氣體選出田難e)靜置時(shí)間不夠精煉除氣不徹底；f)空氣濕度大；g)燃?xì)?、燃油水分大；h)朦材料期濕，有油污、水分；1)爐子大修、中修、長(zhǎng)期停爐后干燥不徹底。j一一r窶淑夕j 3： 二 。孤。，卜-叫a)自倍組織 h)疏梧傲組織圍11醢松2 20氣孔gas porosi竹當(dāng)熔體中氫含量較大且除氣不徹底時(shí)，使氳氣以泡狀存在，井在金屬凝固后鍵保留下來，在金屬內(nèi)形成空艘，該空腔稱為氣孔。氣孔的組織特征為圓孔狀，內(nèi)表面光滑明亮如圖12a)、圖lZb)J。主要產(chǎn)生原因：a)合金的開始凝固溫度與凝固終了溫度相差很大，即過渡帶寬使補(bǔ)縮和氣體選出困難；b)熔體過熱、停留時(shí)間長(zhǎng)蝽體不覆蓋或覆蓋不好等，吸收大量氣體；c)熔體含氣量高、工具潮濕、熔劑、精煉氣體水分含量高，精煉除氣不徹底d)鑄造溫度低、鑄造速度快、冷卻強(qiáng)度小，熔體中的氣體遞出田難e)靜置時(shí)間不夠；f)空氣濕度大g)燃?xì)?、燃油含水量高；h)原材料潮濕有油荇、水分。