鎂合金材料熱處理質(zhì)量的檢測
(1)硬度試驗
硬度試驗具有速度快、操作簡(jiǎn)單、可以在熱處理工件上直接進(jìn)行而不用相關(guān)制備試樣等優(yōu)點(diǎn)。其中常用的是布氏和洛氏硬度試驗,但是對于薄截面鎂合金工件,有時(shí)也采用洛氏表面硬度試驗。晶粒較大、硬度較低的鎂合金宜采用布氏硬度計測定硬度,以獲得較佳試驗結果。鎂合金的強度通常隨硬度的增加而上升,然而由于與硬度對應的強度指標很分散,因此不能用硬度計算強度,所測得的硬度值只作為評定鎂合金熱處理質(zhì)量的參考。
(2)拉伸試驗
拉伸試驗能準確地衡量鎂合金的熱處理質(zhì)量,但是試驗時(shí)需要相關(guān)拉伸試樣。雖然鎂合金鑄件經(jīng)過(guò)機加工后得到的試樣能代表鑄件的真實(shí)性能,但是一般采用單獨鑄造后不經(jīng)機加工的試樣。通常按照ASTM標準進(jìn)行試驗,以保障試驗結果的一致性。
(3)顯微組織檢查
熱處理態(tài)鎂合金制成金相試樣后檢查顯微組織,并與標準的組織照片比較,可以衡量鎂合金的熱處理質(zhì)量。檢查內容主要包括:鑄造合金中的粗大化合物、鑄造合金經(jīng)過(guò)不適當固溶處理后的孔隙和熔孔、鑄造和變形合金的晶粒度,以及擠壓、鍛造或軋制合金中的粗大化合物。
鎂合金材料熱處理缺陷分析
鎂合金熱處理時(shí)容易產(chǎn)生的五種常見(jiàn)缺陷是:氧化、過(guò)燒、彎曲與變形、晶粒異常長(cháng)大和性能不均勻。
(1)氧化
如果鎂合金工件進(jìn)行熱處理時(shí)沒(méi)有使用保護氣體,則會(huì )發(fā)生局部氧化甚至在爐火內起火燃燒。通常向熱處理爐內通入(0.5~1.5)Vol.%SO2或 (3~5)Vol.%CO2,或含(0.5~1.5)Vol.%SF6的CO2保護氣體,或惰性氣體來(lái)避免鎂合金工件的氧化。惰性氣體由于成本過(guò)高而較少應用。此外,需要保障爐膛的清潔、干燥和密封。
(2)過(guò)燒
加熱速度太快、加熱溫度大于合金的固溶處理溫度限制,以及合金中存在較多的低熔點(diǎn)物質(zhì)時(shí),鎂合金工件容易出現過(guò)燒現象。通常采用分段加熱或從260℃升溫至固溶處理溫度的時(shí)間要大于2h,并將爐溫波動(dòng)控制在±5℃范圍以?xún)?,以及降低鋅含量至規定的下限等方法來(lái)避免鎂合金工件的過(guò)燒。
(3)彎曲與變形
熱處理過(guò)程中沒(méi)有使用夾具或支架、工件缺少支撐以及熱量分布不均勻等都會(huì )導致鎂合金工件彎曲和變形。為了減小或消掉鎂合金工件的彎曲與變形,需要對以下幾個(gè)方面加以注意。對于截面薄、跨度長(cháng)的工件需要支撐;對于形狀復雜的工件應使用夾具或成形支架等;對于壁厚不均勻的工件將薄壁部分用石棉包扎起來(lái)。同時(shí),需要合理放置爐內工件以讓爐內氣氛的良好循環(huán)和熱量的均勻分布。通過(guò)退火處理可以消掉鑄件中的殘余應力。此外,在熱處理過(guò)程中加熱速度要保持適中。
(4)晶粒異常長(cháng)大
逐層凝固時(shí)使用冷鐵,導致局部冷卻太快,如果隨后
熱處理時(shí)沒(méi)有預先消掉內應力則容易導致鎂合金出現晶粒異常長(cháng)大現象。熱處理前進(jìn)行消掉應力處理、鑄造時(shí)注意選擇適當的冷鐵以及固溶處理時(shí)采用間斷加熱法可以不讓鎂合金晶粒的異常長(cháng)大。
(5)性能不均勻
爐溫不均勻、爐內熱循環(huán)不充分或者爐溫控制不準確、厚截面工件的固溶處理時(shí)間不夠和工件冷卻速度不均勻等是導致鎂合金工件性能不均勻的主要原因。以免鎂合金性能不均勻的主要措施有:用標準熱電偶校對爐溫;控制爐溫的熱電偶要放在爐溫要求均勻的地方;裝爐時(shí)要讓爐內充分的熱循環(huán);定期檢查加熱爐的控溫裝置以讓其工作正常;對于厚截面工件適當延長(cháng)固溶處理時(shí)間,以獲得完全均勻一致的組織;需要時(shí)進(jìn)行二次熱處理。