铝合金显微组织试样标准尺寸是多少

几种常用合金钢的显微组织

合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量小于5％的称为低合金钢；合金元素为5～10％的称为中合金钢；合金元素大于10％的称为高合金钢。

① 一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。由于加入合金元素，铁碳相图发生一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有本质的区别。低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同，差别只是在于合金元素都使C曲线右移(除Co外)，即以较低的冷却速度可获得马氏体组织。例如40Cr钢经调质处理后的显微组织和40钢调质的显微组织完全相同，都是回火索氏体。GCrl5钢(轴承钢)840℃油淬低温回火试样的显微组织，与T12钢780℃水淬低温回火试样的显微组织也是一样的，都得到回火马氏体+碳化物+残余奥氏体组织。

② 高速钢是一种常用的高合金工具钢，例如W18Cr4V。因为它含有大量合金元素，使铁碳相图中的E点大大向左移，以致它虽然只含有0.7～0.8％的碳，但也已经含有莱氏体组织，所以称为莱氏体钢。

高速钢的铸造状态下与亚共晶白口铸铁的组织相似。其中莱氏体由合金碳化物和马氏体或屈氏体组成。莱氏体沿晶界呈宽网状分布，莱氏体中的碳化物粗大，有骨架状，不能靠热处理消除，必须进行锻造打碎。锻造退火后高速钢的显微组织是由索氏体和碳化物所组成的。

高速钢优良的热硬性及高的耐磨性，只有经淬火及回火后才能获得。它的淬火温度较高，为1270℃～1280℃，以使奥氏体充分合金化，保证最终有高的热硬性。淬火时可在油中或空气中冷却。淬火组织为马氏体、碳化物和残余奥氏体。由于淬火组织中存在有较大量(25～30％)的残余奥氏体，一般都进行三次约560℃的回火。经淬火和三次回火后，高速钢的组织为回火马氏体、碳化物和少量残余奥氏体(2～3％)。

③ 不锈钢是在大气、海水及其它浸蚀性介质条件下能稳定工作的钢种，大都属于高合金钢，例如应用很广的1Crl8Ni9钢，它的碳含量较低，因为碳不利于防锈；高的铬含量是保证耐蚀性的主要因素；镍除了进一步提高耐蚀能力以外，主要是为了获得奥氏体组织。这种钢在室温下的平衡组织是奥氏体+铁素体+(Cr，Fe)23C6。为了提高耐蚀性以及其它性能，必须进行固溶处理。为此加热到1050～1150℃，使碳化物等全部溶解，然后水冷，即可在室温下获得单一的奥氏体组织。

但是1Crl8Ni9在室温下的单相奥氏体状态是过饱和的，不稳定的，当钢使用时温度到达400～800℃的范围或者从较高温度，例如固溶处理温度下冷却较慢时，(Cr，Fe)23C6会从奥氏体晶界上析出，造成晶间腐蚀，使钢的强度大大降低。目前，防止这种晶间腐蚀的途经有两条：一是尽量降低碳含量，但有限度；二是加入与碳的亲和力很强的元素Ti，Nb等。因此出现了1Crl8Ni9Ti、0Crl8NigTi等及更复杂的牌号的奥氏体镍铬不锈钢。

⑵ 几种常用有色金属的显微组织

① 铝合金 应用十分广泛的铝合金主要分变形铝合金和铸造铝合金两大类。依照热处理效果又可分为能热处理强化的铝合金及不能热处理强化的铝合金。

铝硅合金是应用最广泛的一种铸造铝合金，常称为硅铝明，典型的牌号为ZLl02，含硅11—13％，从Al—Si合金相图可知，其成分在共晶点附近，因而具有优良的铸造性能，即流动性能好，产生铸造裂纹的倾向小。但铸造后得到的组织是粗大针状的硅晶体和a固溶体所组成的共晶体及少量呈多面体状的初生硅晶体。粗大的硅晶体极脆，因而严重地降低了合金的塑性和韧性。为了改善合金性能，可采用变质处理。即在浇注前在合金液体中加入占合金重量2～3％的变质剂。变质处理后的组织由初生a固溶体和细密的共晶体(a+Si)组成。共晶体中的硅细小，因而使合金的强度与塑性显著改善。

② 铜合金 最常用的铜合金为黄铜(Cu—Zn合金)及青铜(Cu—Sn合金)。由铜-锌合金相图可知，少于36％Zn，的黄铜中组织为单相a固溶体，这种黄铜称为a黄铜或单相黄铜。单相黄铜H70经变形及退火后，其a晶粒呈多边形，并有大量退火孪晶。单相黄铜具有良好的塑性，可进行各种冷变形。含36～45％Zn的黄铜具有a+β ׳两相组织，称为双相黄铜。双相黄铜H62的显微组织中，a相呈亮白色，β ׳相为黑色

③ 轴承合金 巴氏合金是轴承合金中应用较多的一种。锡基巴氏合金含83％Sn，11％Sb和6％Cu。按照Su—Sb合金相图，合金的组织中主要有以Sb溶于Sn中a的固溶体为软基体和以Sn—Sb为基的有序固溶体β ׳相为硬质点。同时，为了消除由于β ׳相比重小而易上浮所造成的比重偏析，在合金中特地加入Cu形成Cu6Sn5。Cu6Sn5在液体冷却时最先结晶成树枝状晶体，能阻碍β ׳上浮，因而使合金获得较均匀的组织。巴氏合金的显微组织，暗黑色基体为软的a相，白色方块为硬的β ׳相，而白色枝状析出物则为Cu6Sn5，它也起硬质点作用。这种软基体硬质点混合组织能保证轴承合金具有必要的强度、塑性和韧性，以及良好的抗振减磨性能等等。

⑶ 铸铁的显微组织

依照结晶过程中石墨化程度的不同，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。白口铸铁具有莱氏体组织而没有石墨，即全部碳均以渗碳体的形式存在；灰口铸铁中没有莱氏体，碳主要以石墨的形式存在。因此，灰口铸铁的组织是由钢基体和石墨所组成，其性能也完全由基体和石墨两方的特点来决定。麻口铸铁的组织介于白口和灰口之间。白口和麻口铸铁由于存在莱氏体，具有较大的脆性，在工业上较少应用。

在灰口铸铁中，由于石墨的强度和塑性几乎等于零，可以把这种铸铁看成是布满裂纹或空洞的钢，所以其抗拉强度与塑性远比钢低。且石墨数量越多，尺寸越大或分布越不均匀，则对基体的削弱割裂作用越大，铸铁的性能也就越差。

根据石墨化第三阶段发展程度的不同，灰口铸铁有三种不同的基体组织，即珠光体、珠光体+铁素体和铁素体。铁素体基体的铸铁韧性最好，而以珠光体为基体的铸铁的抗拉强度最高。

决定铸铁性能的组织因素主要在石墨方面，其次是基体。按照石墨的形状等特点，铸铁大致分以下几种：

① 灰口铸铁 一般灰口铸铁中石墨呈粗大片状。在铸铁浇注前往铁水中加入孕育剂增多石墨结晶核心时，石墨以细小片状的形式分布，这种铸铁叫做孕育铸铁。一般灰口铸铁的基体可以有珠光体、铁素体和珠光体+铁素体等三种。孕育铸铁的基体多为珠光体。

② 球墨铸铁 在铁水中加入球化剂，浇注后石墨呈球形析出，因而大大削弱了对基体的割裂作用，使铸铁的性能显著提高。球墨铸铁的组织主要有铁素体基体和珠光体基体两种。

③ 可锻铸铁 可锻铸铁又称展性铸铁，它是由白口铸铁经石墨化退火处理而得到。其中的石墨呈团絮状,也显著地减弱了对基体的割裂作用，因而使铸铁的机械性能比普通灰口铸铁有明显的提高，可锻铸铁分铁素体基体和珠光体基体两种，但铁素体基体的可锻铸铁应用较多。

下面四张铝合金金相的制样都很失败，特别是图三和图五。基本没有组织形态。所以用排除法来大概评定：

从金属型铸造Al-Cu合金、挤压铸造Al-Cu合金（70MPa）、铸造6061铝合金、喷射沉积6061铝合金。各个的特点来看，图四是等轴晶粒，很可能是喷射沉积6061铝合金成形。图五有许多空隙，应该是金属型铸造Al-Cu合金成形。图六有明显的枝晶，应该是挤压铸造Al-Cu合金（70MPa）。最后的图三，什么都没有，只有划痕和孔隙，就只有剩下的铸造6061铝合金了，正好铸造铝合金常检的项目就有针孔度……

缺陷分类5.1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,如图17所示,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。疏松的显微组织特征如图18所示

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19所示。该缺陷经浸蚀后,在低倍横向试片上呈褐色或暗黑色四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20所示

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,使铺底铝卷人铸锭内形成白斑。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21所示。

还有一些缺陷金属形貌，可以查阅一些专业的相关资料进行详细的了解。

变质后：晶粒细化，延伸性提高，抗拉强度提高。

变质处理的精髓是改变组织中硅的形态。纯铝中不加硅，缺乏流动性，不能用于铸造合金；加硅后，硅的组织形态很重要，呈短杆状较好，但自然冷却条件下，它往往呈不规则的多边形，割裂基体组织，降低力学性能。加入适量的钠（钠盐）、锶（锶盐）后，能有效的改变硅的不利形态，使其趋向短杆状，提高力学性能。所以，共晶、过共晶铝合金必须变质处理；亚共晶合金当其凝固速度较慢时，也必须变质处理。

GB/T 228.1—2010金属材料 拉伸试验 第一部分：室温试验方法

GB/T 228.2—2015金属材料 拉伸试验 第2部分：高温试验方法

GB/T 229—2007金属材料 夏比摆锤冲击试验方法

GB/T 230.1—2009金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)

GB/T 231.1—2009金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法

GB/T 232—1999金属材料 弯曲试验方法

GB/T 233—2000金属材料 顶锻试验方法

GB/T 235—2013金属材料 薄板和薄带 反复弯曲试验方法

GB/T 238—2013金属材料 线材 反复弯曲试验方法

GB/T 239.1—2012金属材料 线材 第1部分：单向扭转试验方法

GB/T 239.2—2012金属材料 线材 第2部分：双向扭转试验方法

GB/T 241—2007金属管 液压试验方法

GB/T 242—2007金属管 扩口试验方法

GB/T 244—2008金属管 弯曲试验方法

GB/T 245—2008金属管 卷边试验方法

GB/T 246—2007金属管 压扁试验方法

GB/T 1172—1999黑色金属硬度及强度换算值

GB/T 2038—1991金属材料延性断裂韧度JIC试验方法

GB/T 2039—2012金属材料 单轴拉伸蠕变试验方法

GB/T 2107—1980金属高温旋转弯曲疲劳试验方法

GB/T 2358—1994金属材料裂纹尖端张开位移试验方法

GB/T 2975—1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备

GB/T 3075—2008金属材料 疲劳试验 轴向力控制方法

GB/T 3250—2007铝及铝合金铆钉线与铆钉剪切试验方法及铆钉线铆接试验方法

GB/T 3251—2006铝及铝合金管材压缩试验方法

GB/T 3252—1982铝及铝合金铆钉线与铆钉剪切试验方法

GB/T 3771—1983铜合金硬度和强度换算值

GB/T 4156—2007金属材料 薄板和薄带埃里克森杯突试验

GB/T 4158—1984金属艾氏冲击试验方法

GB/T 4160—2004钢的应变时效敏感性试验方法（夏比冲击法）

GB/T 4161—2007金属材料 平面应变断裂韧度KIC试验方法

GB/T 4337—2008金属材料 疲劳试验 旋转弯曲方法

GB/T 4338—2006金属材料高温拉伸试验方法

GB/T 4340.1—2009金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法

GB/T 4340.2—2012金属材料 维氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验与校准

GB/T 4340.3—2012金属材料 维氏硬度试验 第3部分：标准硬度块的标定

GB/T 4341.1—2014金属材料 肖氏硬度试验 第1部分：试验方法

GB/T 5027—2007金属材料 薄板和薄带塑性应变比（r值）的测定

GB/T 5028—2008金属材料薄板和薄带拉伸应变硬化指数(n值)的测定

GB/T 5482—2007金属材料动态撕裂试验方法

GB/T 6398—2000金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法

GB/T 6400—2007金属材料 线材和铆钉剪切试验方法

GB/T 7314—2005金属材料室温压缩试验方法

GB/T 7732—2008金属材料 表面裂纹拉伸试样断裂韧度试验方法

GB/T 7733—1987金属旋转弯曲腐蚀疲劳试验方法

GB/T 10120—2013金属材料 拉伸应力松弛试验方法

GB/T 10128—2007金属材料 室温扭转试验方法

GB/T 10622—1989金属材料滚动接触疲劳试验方法

YB-T 5345-2006 金属材料滚动接触疲劳试验方法

GB/T 10623—2008金属材料 力学性能试验术语

GB/T 12347—2008钢丝绳弯曲疲劳试验方法

GB/T 12443—2007金属材料 扭应力疲劳试验方法

GB/T 12444—2006金属材料 磨损试验方法 试环-试块滑动磨损试验

GB/T 12444.1—1990金属 磨损试验方法MM型磨损试验

GB/T 12778—2008金属夏比冲击断口测定方法

GB/T 13239—2006金属材料 低温拉伸试验方法

GB/T 13329—2006金属材料 低温拉伸试验方法

GB/T 14452—1993金属弯曲力学性能试验方法

GB/T 15248—2008金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法

GB/T 15824—2008热作模具钢热疲劳试验方法

GB/T 16865—2013 变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法

GB/T 17104—1997金属管 管环拉伸试验方法

GB/T 17394.1—2014金属材料 里氏硬度试验 第1部分 试验方法

GB/T 17394.2—2012金属材料 里氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验与校准

GB/T 17394.3—2012金属材料 里氏硬度试验 第3部分：标准硬度块的标定

GB/T 17394.4—2014金属材料 里氏硬度试验 第4部分 硬度值换算表

GB/T 17600.1—1998钢的伸长率换算 第1部分：碳素钢和低合金钢

GB/T 17600.2—1998钢的伸长率换算 第2部分 奥氏体钢

GB/T 26077—2010金属材料 疲劳试验 轴向应变控制方法

GB/T 22315—2008金属材料 弹性模量和泊松比试验方法

二、金属材料化学成分分析：

GB/T 222—2006钢的成品化学成分允许偏差

GB/T 223.X系列 钢铁及合金 X含量的测定

GB/T 4336—2002碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法(常规法)

GB/T 4698.X系列 海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 X量的测定

GB/T 5121.X系列 铜及铜合金化学分析方法 第X部分：X含量的测定

GB/T 5678—1985铸造合金光谱分析 取样方法

GBT 6987.X系列 铝及铝合金化学分析方法 ……

GB/T 7999—2007铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法

GB/T 11170—2008不锈钢 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法(常规法)

GB/T 11261—2006钢铁 氧含量的测定 脉冲加热惰气熔融－红外线测定方法

GB/T 13748.X系列 镁及镁合金化学分析方法 第X部分 X含量测定 ……

三、金属材料物理冶金试验方法

GB/T 224—2008钢的脱碳层深度测定法

GB/T 225—2006钢淬透性的末端淬火试验方法（Jominy 试验）

GB/T 226—2015钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法

GB/T 227—1991工具钢淬透性 试验方法

GB/T 1954—2008铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量测量方法

GB/T 1979—2001结构钢低倍组织缺陷评级图

GB/T 1814—1979钢材断口检验法

GB/T 2971—1982碳素钢和低合金钢断口检验方法

GB/T 3246.1—2012变形铝及铝合金制品组织检验方法 第1部分 显微组织检验方法

GB/T 3246.2—2012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

GB/T 3488—1983硬质合金 显微组织的金相测定

GB/T 3489—1983硬质合金孔隙度和非化合碳的金相测定

GB/T 4236—1984钢的硫印检验方法

GB/T 4296—2004变形镁合金显微组织检验方法

GB/T 4297—2004变形镁合金低倍组织检验方法

GB/T 4334—2008金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法

GBT 4335—2013低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法

GB/T 4334.6—2015不锈钢5%硫酸腐蚀试验方法

GB/T 4462—1984高速工具钢大块碳化物评级图

GB/T 5058—1985钢的等温转变曲线图的测定方法(磁性法)

GB/T 5168—2008α-β钛合金高低倍组织检验方法

GB/T 5617—2005钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定

GB/T 8359—1987高速钢中碳化物相的定量分析 X射线衍射仪法

GB/T 8362—1987钢中残余奥氏体定量测定 X射线衍射仪法

GB/T 9450—2005钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核

GB/T 9451—2005钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定

GB/T 10561—2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法

GB/T 10851—1989铸造铝合金针孔

GB/T 10852—1989铸造铝铜合金晶粒度

GB/T 11354—2005钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验

GB/T 13298—2015金属显微组织检验方法

GB/T 13299—1991钢的显微组织检验方法

GB/T 13302—1991钢中石墨碳显微评定方法

GB/T 13305—2008不锈钢中α－相面积含量金相测定法

GB/T 13320—2007钢质模锻件 金相组织评级图及评定方法

GB/T 13825—2008金属覆盖层 黑色金属材料热镀锌单位面积称量法

GB/T 13912—2002金属覆盖层 钢铁制件热浸镀层技术要求及试验方法

GB/T 14979—1994钢的共晶碳化物不均匀度评定法

GB/T 15711—1995钢材塔形发纹酸浸检验方法

GB/T 30823—2014测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头试验方法

GB/T 14999.1—2012高温合金试验方法 第1部分：纵向低倍组织及缺陷酸浸检验

GB/T 14999.2—2012高温合金试验方法 第2部分：横向低倍组织及缺陷酸浸检验

GB/T 14999.3—2012高温合金试验方法 第3部分：棒材纵向断口检验

GB/T 14999.4—2012高温合金试验方法 第4部分：轧制高温合金条带晶粒组织和一次碳化物分布测定

YB/T 4002—2013连铸钢方坯低倍组织缺陷评级图

四、金属材料无损检测方法

GB/T 1786—2008锻制圆饼超声波检验方法

GB/T 2970—2004厚钢板超声波检验方法

GB/T 3310—1999铜合金棒材超声波探伤方法

GB/T 4162—2008锻轧钢棒超声检测方法

GB/T 5097—2005无损检测 渗透检测和磁粉检测 观察条件

GB/T 5126—2001铝及铝合金冷拉薄壁管材涡流探伤方法

GB/T 5193—2007钛及钛合金加工产品超声波探伤方法

GB/T 5248—2008铜及铜合金无缝管涡流探伤方法

GB/T 5616—2014无损检测 应用导则

GB/T 5777—2008无缝钢管超声波探伤检验方法

GB/T 6402—2008钢锻件超声检测方法

GB/T 6519—2013变形铝、镁合金产品超声波检验方法

GB/T 7233.1—2009超声波检验 第1部分：一般用途铸钢件

GB/T 7233.2—2010铸钢件 超声检测 第2部分：高承压铸钢件

GB/T 7734—2004复合钢板超声波检验

GB/T 7735—2004钢管涡流探伤检验方法

GB/T 7736—2008钢的低倍缺陷超声波检验法

GB/T 8361—2001冷拉圆钢表面超声波探伤方法

GB/T 8651—2002金属板材超声波探伤方法

GB/T 8652—1988变形高强度钢超声波检验方法

GB/T 9443—2007铸钢件渗透检测

GB/T 9445—2015无损检测 人员资格鉴定与认证

GB/T 10121—2008钢材塔形发纹磁粉检验方法

GB/T 11259—2015无损检测 超声检测用钢参考试块的制作和控制方法

GB/T 11260—2008圆钢涡流探伤方法

GB/T 11343—2008无损检测 接触式超声斜射检测方法

GB/T 11345—2013焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定

GB/T 11346—1989铝合金铸件X射线照相检验针孔（圆形）分级

GB/T 12604.1—2005无损检测 术语 超声检测

GB/T 12604.2—2005无损检测 术语 射线照相检测

GB/T 12604.3—2005无损检测 术语 渗透检测

GB/T 12604.5—2008无损检测 术语 磁粉检测

GB/T 12604.6—2008无损检测 术语 涡流检测

GB/T 12604.7—2014无损检测 术语 泄漏检测

GB/T 12604.8—1995无损检测 术语 中子检测

GB/T 12604.9—2008无损检测 术语 红外检测

GB/T 12604.10—2011无损检测 术语 磁记忆检测

GB/T 12604.11—2015无损检测 术语 X射线数字成像检测

GB/T 12605—2007无损检测 金属管道熔化焊环向对接接头射线照相检测

GB/T 12966—2008铝合金电导率涡流测试方法

GB/T 12969.1—2007钛及钛合金管材超声波探伤方法

GB/T 12969.2—2007钛及钛合金管材涡流探伤方法

GB/T 14480.1—2015无损检测仪器涡流检测设备第1部分:仪器性能和检验

GB/T 14480.2—2015无损检测仪器涡流检测设备第2部分:探头性能和检验

GB/T 14480.3—2008无损检测涡流检测设备第3部分系统性能和检验

GB/T 15822.1—2005无损检测 磁粉检测 第1部分：总则

GB/T 15822.2—2005无损检测 磁粉检测 第2部分 检测介质

GB/T 15822.3—2005无损检测 磁粉检测 第3部分 设备

GB/T 18694—2002无损检测 超声检验 探头及其声场的表征

GB/T 18851.1—2005无损检测 渗透检测第1部分 总则

GB/T 18851.2—2008无损检测 渗透检测 第2部分：渗透材料的检验

GB/T 18851.3—2008无损检测 渗透检测 第3部分：参考试块

GB/T 18851.4—2005无损检测 渗透检测 第4部分 设备

GB/T 18851.5—2005无损检测 渗透检测 第5部分 验证方法

GB/T 19799.1—2005无损检测 超声检测 1号校准试块

GB/T 19799.2—2005无损检测 超声检测 2号校准试块

GB/T 23911—2009无损检测 渗透检测用试块

五、金属材料腐蚀试验方法

GB/T 1838—2008电镀锡钢板镀锡量试验方法

GB/T 1839—2008钢产品镀锌层质量试验方法

GB/T 10123—2001金属和合金的腐蚀 基本术语和定义

GB/T 13303—1991钢的抗氧化性能测定方法

GBT 15970.X系列 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验

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铝合金铸造的种类如下：

由于铝合金各组元不同，从而表现出合金的物理、化学性能均有所不同，结晶过程也不尽相同。故必须针对铝合金特性，合理选择铸造方法，才能防止或在许可范围内减少铸造缺陷的产生，从而优化铸件。

1、铝合金铸造工艺性能

铝合金铸造工艺性能，通常理解为在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合。流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。

(1) 流动性

流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最好。

影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。

(2) 收缩性

收缩性是铸造铝合金的主要特征之一。一般讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷到室温，共分为三个阶段，分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩性对铸件质量有决定性的影响，它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中一般应用线收缩来衡量合金的收缩性。

铝合金收缩大小，通常以百分数来表示，称为收缩率。

①体收缩

体收缩包括液体收缩与凝固收缩。

铸造合金液从浇注到凝固，在最后凝固的地方会出现宏观或显微收缩，这种因收缩引起的宏观缩孔肉眼可见，并分为集中缩孔和分散性缩孔。集中缩孔的孔径大而集中，并分布在铸件顶部或截面厚大的热节处。分散性缩孔形貌分散而细小，大部分分布在铸件轴心和热节部位。显微缩孔肉眼难以看到，显微缩孔大部分分布在晶界下或树枝晶的枝晶间。

缩孔和疏松是铸件的主要缺陷之一，产生的原因是液态收缩大于固态收缩。生产中发现，铸造铝合金凝固范围越小，越易形成集中缩孔，凝固范围越宽，越易形成分散性缩孔，因此，在设计中必须使铸造铝合金符合顺序凝固原则，即铸件在液态到凝固期间的体收缩应得到合金液的补充，是缩孔和疏松集中在铸件外部冒口中。对易产生分散疏松的铝合金铸件，冒口设置数量比集中缩孔要多，并在易产生疏松处设置冷铁，加大局部冷却速度，使其同时或快速凝固。

②线收缩

线收缩大小将直接影响铸件的质量。线收缩越大，铝铸件产生裂纹与应力的趋向也越大；冷却后铸件尺寸及形状变化也越大。

对于不同的铸造铝合金有不同的铸造收缩率，即使同一合金，铸件不同，收缩率也不同，在同一铸件上，其长、宽、高的收缩率也不同。应根据具体情况而定。

(3) 热裂性

铝铸件热裂纹的产生，主要是由于铸件收缩应力超过了金属晶粒间的结合力，大多沿晶界产生从裂纹断口观察可见裂纹处金属往往被氧化，失去金属光泽。裂纹沿晶界延伸，形状呈锯齿形，表面较宽，内部较窄，有的则穿透整个铸件的端面。

不同铝合金铸件产生裂纹的倾向也不同，这是因为铸铝合金凝固过程中开始形成完整的结晶框架的温度与凝固温度之差越大，合金收缩率就越大，产生热裂纹倾向也越大，即使同一种合金也因铸型的阻力、铸件的结构、浇注工艺等因素产生热裂纹倾向也不同。生产中常采用退让性铸型，或改进铸铝合金的浇注系统等措施，使铝铸件避免产生裂纹。通常采用热裂环法检测铝铸件热裂纹。

(4) 气密性

铸铝合金气密性是指腔体型铝铸件在高压气体或液体的作用下不渗漏程度，气密性实际上表征了铸件内部组织致密与纯净的程度。

铸铝合金的气密性与合金的性质有关，合金凝固范围越小，产生疏松倾向也越小，同时产生析出性气孔越小，则合金的气密性就越高。同一种铸铝合金的气密性好坏，还与铸造工艺有关，如降低铸铝合金浇注温度、放置冷铁以加快冷却速度以及在压力下凝固结晶等，均可使铝铸件的气密性提高。也可用浸渗法堵塞泄露空隙来提高铸件的气密性。

(5) 铸造应力

铸造应力包括热应力、相变应力及收缩应力三种。各种应力产生的原因不尽相同。

①热应力

热应力是由于铸件不同的几何形状相交处断面厚薄不均，冷却不一致引起的。在薄壁处形成压应力，导致在铸件中残留应力。

②相变应力

相变应力是由于某些铸铝合金在凝固后冷却过程中产生相变，随之带来体积尺寸变化。主要是铝铸件壁厚不均，不同部位在不同时间内发生相变所致。

③收缩应力

铝铸件收缩时受到铸型、型芯的阻碍而产生拉应力所致。这种应力是暂时的，铝铸件开箱是会自动消失。但开箱时间不当，则常常会造成热裂纹，特别是金属型浇注的铝合金往往在这种应力作用下容易产生热裂纹。

铸铝合金件中的残留应力降低了合金的力学性能，影响铸件的加工精度。铝铸件中的残留应力可通过退火处理消除。合金因导热性好，冷却过程中无相变，只要铸件结构设计合理，铝铸件的残留应力一般较小。

(6) 吸气性

铝合金易吸收气体，是铸造铝合金的主要特性。液态铝及铝合金的组分与炉料、有机物燃烧产物及铸型等所含水分发生反应而产生的氢气被铝液体吸收所致。

铝合金熔液温度越高，吸收的氢也越多；在700℃时，每100g铝中氢的溶解度为0.5～0.9，温度升高到850℃时，氢的溶解度增加2～3倍。当含碱金属杂质时，氢在铝液中的溶解度显著增加。

铸铝合金除熔炼时吸气外，在浇入铸型时也会产生吸气，进入铸型内的液态金属随温度下降，气体的溶解度下降，析出多余的气体，有一部分逸不出的气体留在铸件内形成气孔，这就是通常称的“针孔”。气体有时会与缩孔结合在一起，铝液中析出的气体留在缩孔内。若气泡受热产生的压力很大，则气孔表面光滑，孔的周围有一圈光亮层；若气泡产生的压力小，则孔内表面多皱纹，看上去如“苍蝇脚”，仔细观察又具有缩孔的特征。

铸铝合金液中含氢量越高，铸件中产生的针孔也越多。铝铸件中针孔不仅降低了铸件的气密性、耐蚀性，还降低了合金的力学性能。要获得无气孔或少气孔的铝铸件，关键在于熔炼条件。若熔炼时添加覆盖剂保护，合金的吸气量大为减少。对铝熔液作精炼处理，可有效控制铝液中的含氢量。

二、砂型铸造

采用砂粒、粘土及其他辅助材料制成铸型的铸造方法称为砂型铸造。砂型的材料统称为造型材料。有色金属应用的砂型由砂子、粘土或其他粘结剂和水配制而成。

铝铸件成型过程是金属与铸型相互作用的过程。铝合金液注入铸型后将热量传递给铸型，砂模铸型受到液体金属的热作用、机械作用、化学作用。因此要获得优质的铸件除严格掌握熔炼工艺外，还必须正确设计型（芯）砂的配比、造型及浇注等工艺。

三、金属型铸造

1、简介及工艺流程

金属型铸造又称硬模铸造或永久型铸造，是将熔炼好的铝合金浇入金属型中获得铸件的方法，铝合金金属型铸造大多采用金属型芯，也可采用砂芯或壳芯等方法，与压力铸造相比，铝合金金属型使用寿命长。

2、铸造优点

(1) 优点

金属型冷却速度较快，铸件组织较致密，可进行热处理强化，力学性能比砂型铸造高15%左右。

金属型铸造，铸件质量稳定，表面粗糙度优于砂型铸造，废品率低。

劳动条件好，生产率高，工人易于掌握。

(2) 缺点

金属型导热系数大，充型能力差。

金属型本身无透气性。必须采取相应措施才能有效排气。

金属型无退让性，易在凝固时产生裂纹和变形。

3、金属型铸件常见缺陷及预防

(1) 针孔

预防产生针孔的措施：

严禁使用被污染的铸造铝合金材料、沾有有机化合物及被严重氧化腐蚀的材料。

控制熔炼工艺，加强除气精炼。

控制金属型涂料厚度，过厚易产生针孔。

模具温度不宜太高，对铸件厚壁部位采用激冷措施，如镶铜块或浇水等。

采用砂型时严格控制水分，尽量用干芯。

(2) 气孔

预防气孔产生的措施：

修改不合理的浇冒口系统，使液流平稳，避免气体卷入。

模具与型芯应预先预热，后上涂料，结束后必须要烘透方可使用。

设计模具与型芯应考虑足够的排气措施。

(3)氧化夹渣

预防氧化夹渣的措施：

严格控制熔炼工艺，快速熔炼，减少氧化，除渣彻底。Al－Mg合金必须在覆盖剂下熔炼。

熔炉、工具要清洁，不得有氧化物，并应预热，涂料涂后应烘干使用。

设计的浇注系统必须有稳流、缓冲、撇渣能力。

采用倾斜浇注系统，使液流稳定，不产生二次氧化。

选用的涂料粘附力要强，浇注过程中不产生剥落而进入铸件中形成夹渣。

(4) 热裂

预防产生热裂的措施：

实际浇注系统时应避免局部过热，减少内应力。

模具及型芯斜度必须保证在2°以上，浇冒口一经凝固即可抽芯开模，必要时可用砂芯代替金属型芯。

控制涂料厚度，使铸件各部分冷却速度一致。

根据铸件厚薄情况选择适当的模温。

细化合金组织，提高热裂能力。

改进铸件结构，消除尖角及壁厚突变，减少热裂倾向。

(5) 疏松

预防产生疏松的措施：

合理冒口设置，保证其凝固，且有补缩能力。

适当调低金属型模具工作温度。

控制涂层厚度，厚壁处减薄。

调整金属型各部位冷却速度，使铸件厚壁处有较大的激冷能力。

适当降低金属浇注温度。