铝合金热裂纹断口形貌分析

无论是金属材料还是塑胶材料，在断口形貌观察上，一般来说是先宏观再微观。

对于金属结构件材料，常常由于存在内部残余应力，以及疲劳损伤、存在杂质、表面缺陷等，容易存在微裂纹。微列纹在残余应力或外部应力持续作用下，向两边延展，当达到某一程度，造成整体脆性断裂。因此，一般来说，最初微裂纹的位置由于双边都是刚性的材料，会存在摩擦，形成较其他位置光滑，而最后断裂的位置表面粗糙。

在初步的宏判断之后，更进一步的，应该使用显微镜及扫描电镜SEM做微观断口形貌观察。

从提供的图片上看，可能的薄弱优先断裂位置如下图。

具体的，帆泰检测对于金属、非金属材料的断口形貌分析上是相当专业的，不妨可以电话咨询帆泰检测的专家，可以及早的改进设计，消除隐患。

有韧窝存在，没有看到有解理面或解理台阶，属于韧性断裂；

没有发现明显的晶界，因此属于穿晶断裂；

备注：看断口，除了看大图，整体图或小倍率的也重要，分析起来也更全面。

做铝合金力学性能需要电镜吗？你既然只做力学性能，而力学性能指标无非就是进行硬度试验以测定硬度、拉伸试验以测定各项强度指标、塑性指标，冲击试验以测定韧性指标，磨损试验测定耐磨性指标，疲劳试验以测定使用寿命等等，好像没有哪一个指标需要电镜啊？电镜只有做断口分析、失效分析需要看组织的和断口形貌以判断断裂类型的时候才使用，而观察组织及弥散相分布用金相显微镜就足够了，看来你还是先富起来的一部分人，有钱没有地方花去了，观察组织居然用扫描电镜，干脆你把透射电镜、俄歇能谱仪、电子探针之类的全用上吧，反正你有的是钱。

铸造铝合金缺陷及分析

[size=3]一 氧化夹渣

缺陷特征：氧化夹渣多分布在铸件的上表面，在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色，经x光透视或在机械加工时发现，也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现

产生原因：

1．炉料不清洁，回炉料使用量过多

2.浇注系统设计不良

3．合金液中的熔渣未清除干净

4．浇注操作不当，带入夹渣

5.精炼变质处理后静置时间不够

防止方法：

1．炉料应经过吹砂，回炉料的使用量适当降低

2．改进浇注系统设计，提高其挡渣能力

3.采用适当的熔剂去渣

4．浇注时应当平稳并应注意挡渣

5．精炼后浇注前合金液应静置一定时间

二 气孔 气泡

缺陷特征：三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形，具有光滑的表面，一般是发亮的氧化皮，有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过喷砂发现，内部气孔 气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔 气泡在X光底片上呈黑色

产生原因：

1．浇注合金不平稳，卷入气体

2．型(芯)砂中混入有机杂质(如煤屑、草根 马粪等)

3．铸型和砂芯通气不良

4．冷铁表面有缩孔

5．浇注系统设计不良

防止方法 ：

1．正确掌握浇注速度，避免卷入气体。

2．型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量

3．改善(芯)砂的排气能力

4．正确选用及处理冷铁

5．改进浇注系统设计

三 缩松

缺陷特征：铝铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色，浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍 断口等检查方法发现<br>

产生原因：

1．冒口补缩作用差

2．炉料含气量太多

3．内浇道附近过热

4．砂型水分过多，砂芯未烘干

5．合金晶粒粗大

6．铸件在铸型中的位置不当

7．浇注温度过高，浇注速度太快

防止方法：

1．从冒口补浇金属液，改进冒口设计

2．炉料应清洁无腐蚀

3．铸件缩松处设置冒口，安放冷铁或冷铁与冒口联用

4．控制型砂水分，和砂芯干燥

5．采取细化品粒的措施

6．改进铸件在铸型中的位置降低浇注温度和浇注速度

四 裂纹

缺陷特征 :

1．铸造裂纹。沿晶界发展，常伴有偏析，是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的铸件容易出现

2．热处理裂纹：由于热处理过烧或过热引起，常呈穿晶裂纹。常在产生应力和热膨张系数较大的合金冷却过剧。或存在其他冶金缺陷时产生

产生原因：

1．铸件结构设计不合理，有尖角，壁的厚薄变化过于悬殊

2．砂型(芯)退让性不良

3．铸型局部过热

4．浇注温度过高

5．自铸型中取出铸件过早

6．热处理过热或过烧，冷却速度过激

防止方法:

1．改进铸件结构设计，避免尖角，壁厚力求均匀，圆滑过渡

2．采取增大砂型(芯)退让性的措施

3．保证铸件各部分同时凝固或顺序凝固，改进浇注系统设计

4．适当降低浇注温度

5．控制铸型冷却出型时间

6．铸件变形时采用热校正法

7．正确控制热处理温度，降低淬火冷却速度

气孔分析

压铸件缺陷中，出现最多的是气孔。

气孔特征。有光滑的表面，形状是圆形或椭圆形。表现形式可以在铸件表面、或皮下针孔、也可能在铸件内部。

（1）气体来源

1） 合金液析出气体—a与原材料有关 b与熔炼工艺有关

2） 压铸过程中卷入气体¬—a与压铸工艺参数有关 b与模具结构有关

3） 脱模剂分解产生气体¬—a与涂料本身特性有关 b与喷涂工艺有关

（2）原材料及熔炼过程产生气体分析

铝液中的气体主要是氢，约占了气体总量的85%。

熔炼温度越高，氢在铝液中溶解度越高，但在固态铝中溶解度非常低，因此在凝固过程中，氢析出形成气孔。

氢的来源：

1） 大气中水蒸气，金属液从潮湿空气中吸氢。

2） 原材料本身含氢量，合金锭表面潮湿，回炉料脏，油污。

3） 工具、熔剂潮湿。

（3）压铸过程产生气体分析

由于压室、浇注系统、型腔均与大气相通，而金属液是以高压、高速充填，如果不能实现有序、平稳的流动状态，金属液产生涡流，会把气体卷进去。

压铸工艺制定需考虑以下问题：

1） 金属液在浇注系统内能否干净、平稳地流动，不会产生分离和涡流。

2） 有没有尖角区或死亡区存在？

3） 浇注系统是否有截面积的变化？

4） 排气槽、溢流槽位置是否正确？是否够大？是否会被堵住？气体能否有效、顺畅排出？

应用计算机模拟充填过程，就是为了分析以上现象，以作判断来选择合理的工艺参数。

（4）涂料产生气体分析

涂料性能：如发气量大对铸件气孔率有直接影响。

喷涂工艺：使用量过多，造成气体挥发量大，冲头润滑剂太多，或被烧焦，都是气体的来源。

（5）解决压铸件气孔的办法

先分析出是什么原因导致的气孔，再来取相应的措施。

1） 干燥、干净的合金料。

2） 控制熔炼温度，避免过热，进行除气处理。

3） 合理选择压铸工艺参数，特别是压射速度。调整高速切换起点。

4） 顺序填充有利于型腔气体排出，直浇道和横浇道有足够的长度（>50mm），以利于合金液平稳流动和气体有机会排出。可改变浇口厚度、浇口方向、在形成气孔的位置设置溢流槽、排气槽。溢流品截面积总和不能小于内浇口截面积总和的60%，否则排渣效果差。

5） 选择性能好的涂料及控制喷涂量。

解决缺陷的思路

由于每一种缺陷的产生原因来自多个不同的影响因素，因此在实际生产中要解决问题，面对众多原因到底是非功过先调机？还是先换料？或先修改模具？建议按难易程度，先简后复杂去处理，其次序：

1） 清理分型面，清理型腔，清理顶杆；改善涂料、改善喷涂工艺；增大锁模力，增加浇注金属量。这些靠简单操作即可实施的措施。

2） 调整工艺参数、压射力、压射速度、充型时间、开模时间，浇注温度、模具温度等。

3） 换料，选择质优的铝合金锭，改变新料与回炉料的比例，改进熔炼工艺。

4） 修改模具，修改浇注系统，增加内浇口，增设溢流槽、排气槽等。

例如压铸件产生飞边的原因有：

1） 压铸机问题：锁模力调整不对。

2） 工艺问题：压射速度过高，形成压力冲击峰过高。

3） 模具问题：变形，分型面上杂物，镶块、滑块有磨损不平齐，模板强度不够。解决飞边的措施顺序：清理分型面→提高锁模力→调整工艺参数→修复模具磨损部位→提高模具刚度。从易到难，每做一步改进，先检验其效果，不行再进行第二步。