鋁合金的變質(zhì)問(wèn)題分析及處理辦法

鑄錠組織的不均勻性集中的影響到鑄錠的性能，用于鍛造、軋制和擠壓的鑄錠特別不希望降低合金工藝塑性的柱狀組織。通常，具有細小晶粒組織、細微的晶粒內部結構和過(guò)剩相均勻分布的合金具有較好的鑄態(tài)性能和較高的壓力加工塑性。采用增大冷卻速度、低溫澆注(詞條“澆注”由行業(yè)大百科提供)、超聲波振蕩鑄造、電磁鑄造等措施均有利于獲得上述理想組織，但這些辦法均有局限性，只有對合金采取變質(zhì)處理才是調整鑄錠組織的根本手段。

　　一、變質(zhì)處理概述

　　所謂變質(zhì)處理就是在少量的專(zhuān)門(mén)添加劑(變質(zhì)劑)的作用下改變鑄態(tài)合金組織，使金屬或合金的組織分散度提高的過(guò)程。目前，這種處理方法的技術(shù)術(shù)語(yǔ)很不統一，有的叫細化處理，還有的叫孕育處理。變質(zhì)處理的分類(lèi)也各不一樣。有人根據金屬及合金的較終組織變化特征將變質(zhì)處理分為三類(lèi)：把改變初生樹(shù)枝晶和其他初生晶尺寸的處理叫靠前類(lèi)變質(zhì)處理，把改變初生樹(shù)枝晶內部結構的處理叫第二類(lèi)變質(zhì)處理，把改變共晶組織的處理叫第三類(lèi)變質(zhì)處理。也有人根據變質(zhì)劑的作用特性，把變質(zhì)處理分為三類(lèi)四組(見(jiàn)表2—5—3)。還有人按對結晶著(zhù)的合金的物理作用和冶金作用來(lái)分類(lèi)。顯然，這些概念之間的界限是很難區分的。本手冊把變質(zhì)處理理解為金屬及合金鑄錠組織彌散度的提高。

　　表2—5—3變質(zhì)劑的類(lèi)別及其作用特性

　　目前，有各種說(shuō)明變質(zhì)處理過(guò)程的理論，其中，比較著(zhù)名的有晶核形成論、碳化物論、包晶反應論、原子結構論等，但其中沒(méi)有一種理論可以全面地說(shuō)明這種過(guò)程。這是因為，靠前，變質(zhì)處理過(guò)程很復雜，既與熔煉條件有關(guān)，也與鑄造條件有關(guān);第二，不可控制的雜質(zhì)有影響，鋁合金中的某些元素的相互作用也有影響，它們增強或減弱晶粒細化的效果。

　　按照晶核形成理論的觀(guān)點(diǎn)，晶粒細化是因為存在晶核，熔體是在晶核上開(kāi)始結晶的。這些質(zhì)點(diǎn)可能是過(guò)渡金屬的碳化物、硼化物和鋁化物，它們的晶格常數與鋁固溶體的晶格常數(4.04Α)相近(見(jiàn)表2—5—4)。根據該理論，作為變質(zhì)劑加入的添加劑應該滿(mǎn)足以下要求：①在高溫下化學(xué)成分不變，在鋁熔體中有足夠的穩定性;②添加劑的熔點(diǎn)應比鋁的高;③添加劑和鋁的晶格在結構及尺寸上應相適應;④與被處理的熔體原子形成強而有力的吸附鍵。

　　目前，除鋁薄板和鋁箔生產(chǎn)企業(yè)仍有采用鋁-鈦添加劑外，國內變形鋁合金材料生產(chǎn)企業(yè)普遍采用鋁-鈦-硼添加劑(線(xiàn)材或餅狀)進(jìn)行變質(zhì)處理。另外，新開(kāi)發(fā)的鋁-鈦-硼-稀土變質(zhì)劑和鋁-鈦-碳變質(zhì)劑也已推廣使用。

　　表2—5—4碳化物、硼化物及鋁化物的晶格常數

　　注：①鋁是被細化對象，鈉是鋁-硅合金變質(zhì)劑，為方便比較，其數據一起列出。