本發(fā)明涉及一種鋁合金圓鑄錠均勻化效果的快速檢測方法，屬于有色金屬熱處理工藝技術領域。

背景技術：

隨著鋁及鋁合金技術的不斷發(fā)展，鋁材已廣泛應用于軌道交通、航空航天、建筑裝飾及機械電子等行業(yè)，且對鋁及鋁合金的綜合性能要求越來越高。目前，6XXX及7XXX系等變形鋁合金在軌道交通中應用較多，如6A01、6005A、7B05等，這幾種合金通常是采用半連續(xù)鑄造方法鑄造，由于冷卻速度快，結(jié)晶在非平衡狀態(tài)下進行，引起嚴重的晶內(nèi)偏析，導致鑄錠中產(chǎn)生組織和成分上的不均勻性，且鑄造時的快速冷卻可引起較大的殘余應力，影響后續(xù)生產(chǎn)過程，需對鑄錠進行均勻化處理。

鋁合金鑄錠的均勻化處理是變形鋁合金生產(chǎn)的第一道熱處理工序。均勻化處理工藝可使非平衡組織溶解，枝晶偏析消除，且過飽和固溶元素從固溶體中析出，使鑄錠組織均勻，以達到消除鑄造應力，提高鑄錠塑性，減小變形抗力的目的。鑄錠均勻化處理效果的好壞，會直接影響材料的加工性能及后續(xù)的使用性能，經(jīng)過均勻化處理的鑄錠不僅容易進行擠壓等生產(chǎn)，且表面質(zhì)量和綜合性能等均優(yōu)于未經(jīng)過均勻化的鑄錠。

目前國內(nèi)在鋁合金均勻化效果的評價方面的研究較少，僅在YS/T67-2012《變形鋁及鋁合金圓鑄錠》中規(guī)定“經(jīng)過均勻化處理的圓鑄錠顯微組織不允許有過燒”，只能憑經(jīng)驗定性判斷其均勻化效果，而并沒有提供一套完整的定量評價均勻效果的檢測方法。鑒于此，有必要開發(fā)一種簡便可行且能定量分析的均勻化效果的檢測方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，是解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種鋁合金圓鑄錠均勻化效果的快速檢測方法。本發(fā)明的檢測方法簡便可行，且能對鋁合金圓鑄錠均勻化效果進行定量分析。

本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種鋁合金圓鑄錠均勻化效果的快速檢測方法，包括如下步驟：

(1)取均勻化處理后的鋁合金圓鑄錠，將頭尾切片，對試片測量面進行精銑、擦拭，得到銑好的切片；

(2)在步驟(1)得到的銑好的切片上，以圓心為中心，畫兩條相互垂直的直線，分別在中心處、1/2半徑及靠近邊緣處的邊部，各進行4次硬度檢測，并分別取平均值，獲得中心處、1/2半徑及邊部三個位置的硬度值；

(3)比較步驟(2)所得中心處、1/2半徑及邊部的硬度值，當1/2半徑處的硬度值≤標準值且邊部和中心處的硬度值相對上述1/2半徑處的硬度值的偏差在±3HB范圍內(nèi)，即可評價所述鋁合金鑄錠的均勻化效果。

其中，步驟(1)對試片測量面進行精銑操作，可以保證切片表面粗糙度；試片表面進行擦拭操作，減少表面油污對測量造成的偏差。

本發(fā)明的檢測方法，簡便可行，且能對鋁合金圓鑄錠均勻化效果進行定量分析。以6A01為例，隨著均勻化的進行，合金中存在的鑄造應力逐漸消失，合金元素的濃度差逐漸變小，Mg₂Si相的溶解達到平衡，合金的硬度也開始保持在最低值基本不變，均勻化基本完成，故可通過檢測鑄錠均勻化后硬度值來定量評價均勻化程度。且本發(fā)明的方法進行硬度檢測，耗時短成本低，無需取金相或掃描試樣，簡化了檢測工序，節(jié)約檢測時間約6.5h/爐次，提高了生產(chǎn)效率，穩(wěn)定了生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。

在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，步驟(2)所述硬度值的檢測，采用便攜式硬度計。

采用上述進一步的有益效果是：采用便攜式硬度計，耗時短成本低，無需取金相或掃描試樣，簡化了檢測工序，節(jié)約檢測時間約6.5h/爐次，提高了生產(chǎn)效率，穩(wěn)定了生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。

進一步，步驟(2)所述邊部距離邊緣處的距離為10-20mm。

進一步，步驟(3)所述標準值，即6A01、6005A和7B05三種合金的1/2半徑處的硬度值分別為37HB、39HB、65HB。此標準值是采用本發(fā)明所提到的硬度檢測方法，取本公司6A01、6005A和7B05三種合金5個爐次以上試片的硬度進行檢測，并取樣觀察金相及掃描組織，確認所測試片均勻化程度，僅保留均勻化效果較好的硬度數(shù)據(jù)，將統(tǒng)計數(shù)據(jù)取平均值，并進行修正作為標準值。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明的檢測方法，簡便可行，且能對鋁合金圓鑄錠均勻化效果進行定量分析。

2.本發(fā)明的方法進行硬度檢測，耗時短成本低，無需取金相或掃描試樣，簡化了檢測工序，節(jié)約檢測時間約6.5h/爐次，提高了生產(chǎn)效率，穩(wěn)定了生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。

3.本發(fā)明的市場前景廣闊，適合規(guī)?；茝V應用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的鋁合金圓鑄錠硬度檢測位置圖。

圖中，A為中心處，B為1/2半徑，C為靠近邊緣處的邊部。

圖2為本發(fā)明的6A01鋁合金圓鑄錠的硬度曲線圖。

圖3為本發(fā)明的6A01鋁合金圓鑄錠頭部的200倍下的金相檢測圖。其中，(a)為中心處200倍金相照片，(b)為1/2半徑處200倍金相照片，(c)為邊部200倍金相照片。

圖4為本發(fā)明的6A01鋁合金圓鑄錠尾部的200倍下的金相檢測圖。其中，(a)為中心處200倍金相照片，(b)為1/2半徑處200倍金相照片，(c)為邊部200倍金相照片。

圖5為本發(fā)明的6A01鋁合金圓鑄錠尾部SEM檢測圖(200倍)。其中，(a)為中心處200倍掃描照片，(b)為1/2半徑處200倍掃描照片，(c)為邊部200倍掃描照片。

圖6為本發(fā)明的6A01鋁合金圓鑄錠的導電率圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實施例1

本實施例的鋁合金圓鑄錠均勻化效果的快速檢測方法，包括如下步驟：

(1)取均勻化處理后的鋁合金圓鑄錠，將頭尾切片，對試片測量面進行精銑操作，保證其表面粗糙度，試片表面應進行擦拭，減少表面油污對測量造成的偏差；

(2)在步驟(1)得到的銑好的切片上，以圓心為中心，畫兩條相互垂直的直線，分別在中心處、1/2半徑及靠近邊緣處的邊部，采用KH14里氏硬度計，各進行4次硬度檢測，并分別取平均值，獲得中心處、1/2半徑及邊部三個位置的硬度值，5個爐次的6A01鑄錠試片三個位置平均硬度值分別為38.9HB、37HB和35HB；

(3)在統(tǒng)計中心處、1/2半徑及靠近邊緣處的邊部的基礎上，從中心處到邊部每隔20mm進行硬度檢測，其變化曲線如圖2所示。從中心處到邊部，硬度呈逐漸減小的趨勢，其差值較小，且頭尾部硬度差值也較小。對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并計算其整個表面硬度值為36.8HB，與1/2半徑位置處硬度值37HB基本一致。在生產(chǎn)過程中可選擇1/2半徑處作為硬度檢測位置，邊部和中心的數(shù)值作為參比數(shù)值。比較步驟(2)所得中心處和邊部的硬度值相對1/2半徑處的硬度值的偏差在±2HB范圍內(nèi)，差值較小，說明所述鋁合金鑄錠的均勻化效果較好。

實施例2

本實施例的鋁合金圓鑄錠均勻化效果的快速檢測方法與實施例1步驟相同，本實施例所測合金為7B05合金。

(1)取均勻化處理后的鋁合金圓鑄錠，將頭尾切片，對試片測量面進行精銑操作，保證其表面粗糙度，試片表面應進行擦拭，減少表面油污對測量造成的偏差；

(2)在步驟(1)得到的銑好的切片上，以圓心為中心，畫兩條相互垂直的直線，分別在中心處、1/2半徑及靠近邊緣處的邊部，采用KH14里氏硬度計，各進行4次硬度檢測，并分別取平均值，獲得中心處、1/2半徑及邊部三個位置的硬度值，5個爐次的7B05鑄錠試片三個位置平均硬度值分別為67HB、64HB和62.5HB；

(3)在統(tǒng)計中心處、1/2半徑及靠近邊緣處的邊部的基礎上，從中心處到邊部每隔20mm進行硬度檢測，并計算其整個表面硬度值為64.2HB，與1/2半徑位置處硬度值64HB基本一致。比較步驟(2)所得中心處和邊部的硬度值相對1/2半徑處的硬度值的偏差在±3HB范圍內(nèi)，差值較小，說明所述鋁合金鑄錠的均勻化效果較好。

按上述步驟分別檢測統(tǒng)計了6A01、6005A及7B05等合金5個爐次以上的均勻化后鑄錠的硬度值，并跟蹤驗證其后續(xù)擠壓壓力及型材表面質(zhì)量等，匯總數(shù)據(jù)并制定出均勻化檢測標準，如表1所示。

表1 6A01、6005A及7B05合金鑄錠均勻化效果檢測標準-1/2半徑處硬度值

對比試驗

分別采取金相檢測、掃描分析和導電率，與實施例1的硬度檢測方法做對比試驗，對6A01、6005A及7B05等合金多個爐次(5爐及以上)均勻化后試片進行金相及掃描檢測分析，并統(tǒng)計其導電率。每種合金均驗證5個爐次及以上，在此以6A01合金某一爐次各項檢測結(jié)果進行闡述說明。

(1)通過金相組織評價均勻效果

取6A01鋁合金圓鑄錠均勻化后的試樣做金相分析，觀察是否過燒及均勻化效果情況。取樣位置為鑄錠頭尾部的中心處、1/2半徑及靠近邊緣處的邊部，其200倍下金相組織如圖3及圖4所示。由圖3和圖4可知：

①該爐次6A01鋁合金圓鑄錠未出現(xiàn)過燒情況，且非平衡共晶相溶解，枝晶組織消除，高熔點難溶相含量較少，說明均勻化效果較好；②從中心處到邊部，殘余溶質(zhì)原子及第二相含量有減小的趨勢，與鑄造時冷卻強度由中心處到邊部逐漸增大有關。

通過觀察金相組織是最常見的檢測方法，該方法能直觀地判斷鑄錠組織是否過燒，但難以實現(xiàn)對均勻化效果的評價量化。

(2)通過掃描組織評價均勻化效果

利用掃描電鏡對6A01鋁合金圓鑄錠均勻化后的試樣尾部中心處、1/2半徑及靠近邊緣處的邊部進行分析驗證，其掃描照片如圖5所示。由圖5可知：

該爐次圓鑄錠均勻化后晶界處的共晶組織已基本完全溶解，且從中心處到邊部高熔點殘余相有減少趨勢，但僅存在少量殘余相，可認為均勻化效果較好。

從圖5可清晰判斷合金試樣中未溶解的共晶組織，但該方法需要利用掃描電子顯微鏡，成本高，且而取樣及制樣麻煩，操作繁瑣，耗時長，不適用于企業(yè)生產(chǎn)中大批量檢測。

(3)通過導電率評價均勻化效果

使用導電率儀檢測及統(tǒng)計6A01鋁合金圓鑄錠均勻化后頭尾部的導電率，其導電率變化曲線如圖6所示，從圖6可知：從中心處到邊部，導電率呈逐漸增大的趨勢，其差值較小，且頭部與尾部差值也較小。

對比從邊部到中心處的金相、掃描、導電率及硬度檢測結(jié)果，硬度變化與導電率呈負相關關系，與金相組織及掃描組織變化趨勢一致，存在相關性。從掃描結(jié)果來看，均勻化效果較好，可認為在此基礎上所測的硬度值具有代表性，在此硬度范圍內(nèi)的鑄錠均勻化效果較好。硬度檢測操作簡便，且成本低耗時短，適合企業(yè)大批量生產(chǎn)檢測。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。