鋁合金鑄態組織細化常用的方法

⑴ 細化晶粒有哪些方法

方法：

（1）在液態金屬結晶時，提高冷卻速度，增大過冷度，來促進自發形核。晶核數量愈多，則晶粒愈細。

（2）在金屬結晶時，有目的地在液態金屬中加入某些雜質，做為外來晶核，進行非自發形核，以達到細化晶粒的目的，此方法稱為變質處理。這種方法在工業生產中得到了廣泛的應用。如鑄鐵中加入硅、鈣等。

（3）在結晶過程中，採用機械振動、超聲波振動、電磁攪拌等，也可使晶粒細化。

因為一般地說，在室溫下，細晶粒金屬具有較高的強度和韌性，所以需要細化晶粒。

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理想的鑄錠組織是鑄錠整個截面上具有均勻、細小的等軸晶，這是因為等軸晶各向異性小，加工時變形均勻、性能優異、塑性好，利於鑄造及隨後的塑性加工。要得到這種組織，通常需要對熔體進行細化處理。

都與過冷度有關，過冷度增加，形核率與長大速度都增加，但兩者的增加速度不同，形核率的增長率大於長大速度的增長率。在一般金屬結晶時的過冷范圍內，過冷度越大，晶粒越細小。

鋁及鋁合金鑄錠生產中增加過冷度的方法主要有降低鑄造速度、提高液態金屬的冷卻速度、降低澆注溫度等。

但是，如果沒有較多的游離晶粒的存在，增加激冷作用反而不利於細晶粒區的形成和擴大。

動態晶粒細化就是對凝固的金屬進行振動和攪動，一方面依靠從外面輸入能量促使晶核提前形成，另一方面使成長中的枝晶破碎，增加晶核數目。當前已採取的方法有機械攪拌、電磁攪拌、音頻振動及超聲波振動等。

利用機械或電磁感應法攪動液穴中熔體，增加了熔體與冷凝殼的熱交換，液穴中熔體溫度降低，過冷帶增大，破碎了結晶前沿的骨架，出現了大量可作為結晶核的枝晶碎塊，從而使晶粒細化。

1.晶界上有界面能的作用，因此晶粒形成一個在幾何學上與肥皂泡相似的三維陣列。

2.晶粒邊界如果都具有基本上相同的表面張力，晶粒呈正六邊形。

3.在晶界上的第二類夾雜物（雜質或氣泡）,如果它們在燒結溫度下不與主晶相形成液相,則將阻礙晶界移動。

在燒結體內晶界移動有以下七種方式： 氣孔靠晶格擴散移動； 氣孔靠表面擴散移動； 氣孔靠氣相傳遞； 氣孔靠晶格擴散聚合； 氣孔靠晶界擴散聚合； 單相晶界本徵遷移； 存在雜質牽制晶界移動。

⑵ 鑄造鋁合金的解決措施

由於每一種缺陷的產生原因來自多個不同的影響因素，因此在實際生產中要解決問題，面對眾多原因到底是非功過先調機？還是先換料？或先修改模具？建議按難易程度，先簡後復雜去處理，其次序：
1） 清理分型面，清理型腔，清理頂桿；改善塗料、改善噴塗工藝；增大鎖模力，增加澆注金屬量。這些靠簡單操作即可實施的措施。
2） 調整工藝參數、壓射力、壓射速度、充型時間、開模時間，澆注溫度、模具溫度等。
3） 換料，選擇質優的鋁合金錠，改變新料與回爐料的比例，改進熔煉工藝。
4） 修改模具，修改澆注系統，增加內澆口，增設溢流槽、排氣槽等。
例如壓鑄件產生飛邊的原因有：
1） 壓鑄機問題：鎖模力調整不對。
2） 工藝問題：壓射速度過高，形成壓力沖擊峰過高。
3）模具問題：變形，分型面上雜物，鑲塊、滑塊有磨損不平齊，模板強度不夠。解決飛邊的措施順序：清理分型面→提高鎖模力→調整工藝參數→修復模具磨損部位→提高模具剛度。從易到難，每做一步改進，先檢驗其效果，不行再進行第二步。 在鑄造鋁合金中添加稀土可以有效的改善鑄造鋁合金的缺陷。
1.稀土在鋁合金中的精煉作用
鋁合金中添加適量稀土元素對精煉效果具有促進作用。稀土元素可以改善夾雜物形態，凈化晶界。採用真空吸鑄法研究了Al RE中間合金對A356合金 流動性的影響，實驗結果證明合金熔體中加入適量的稀土元素，能夠使固液相線溫度差減少，減小合金的糊狀凝固趨勢，並且降低合金熔體表面張力，此外還有去氣、除雜的精煉作用，這都會使熔體流動性提高，粘度降低，有利 於夾雜物和氣體的排除。
已研究開發出一種含有稀土化合物的鋁合金新型熔劑，該熔劑通過發生一系列的物理和化學反應，不僅可使A356合金熔體720℃時的含氫量由大於0.30ml/100g(Al)下降到0.10 ml/100g(Al)以下，除氣效果顯著，並使A356合金的室溫抗拉強度提高7.27%，延伸率提高85.58%。但是，過量的稀土元素也會加劇富RE相的聚集，成為夾雜物，從而降低合金熔體的流動性。
2.稀土對鋁合金的細化作用
有目的地抑制柱狀晶和雙柱狀晶生長，促進細小等軸晶形成，這種工藝過程就叫作晶粒細化處理。由於晶粒得以細化，合金的性能得到提高，同時還使縮松、熱裂、針孔等缺陷下降。細化處理的最基本方法是抑制形核，以及向熔體中添加晶粒細化劑的外來形核質點。目前，添加細化劑的方法成為最有效、最實用的方法。鑄造鋁合金中常用的共有三種類型的晶粒細化劑：二元Al－Ti合金、二元Al－B合金和三元Al－Ti－B合金。中間合金(晶粒細化劑)加入到鋁合金熔體中發生溶解，釋放出金屬間化合物相，成為外來形核核心。
在鋁合金中加入稀土，既可細化晶粒，也可明顯細化枝晶組 織(減小二次枝晶間距)，其最佳效果對應於不同的稀土含量。但是，其細化效果弱於Ti、B等元素。稀土加入的臨界值與合金的 熔煉、澆鑄條件有密切關系。只有在一定的生產工藝條件下，一定量的稀土才會有最好的細化效果。
採用一般細化劑，隨著鋁液 靜置時間的延長，細化效果逐漸衰退；採用 Al－5Ti－1B－10RE中間合金，稀土元素能阻止細化元素發生聚集、沉澱，對Ti、B的細化作用有一定的促進作用，可有效抑制鋁硅合金長時間靜置過程中晶粒尺寸的衰退，適合於大批量生產汽車鋁合金鑄件。
3.稀土對鋁硅合金的變質作用
鑄造Al－Si合金中Si相在自然生長條件下會長成塊狀或片狀的脆性相，它嚴重割裂基體，降低合金的強度和塑性，因而需要將它改變成有利的形態。變質處理使共晶Si由粗大的 片狀變成細小纖維狀或層片狀，從而提高合金性能。迄今已發現，鹼金屬中的K、Na，鹼土金屬中的Ca、Sr，稀土元素Eu、La、Ce和混合稀土，氮族元素Sb、Bi，氧族元素S、Te等均 具有變質作用。在Al－Si合金中，添加鋁 稀土中間合金或稀土氯化物和氟化物，可使共晶Si相由片條狀變成球粒狀。不同稀土的變質能力不同，大體上隨著原子半徑由大變小，變質能力由強變弱。
稀土變質劑具有很好的長效性和重熔穩定性，吸氣傾向小，無污染、加入工藝簡便、 無腐蝕作用。研究結果表明，含La為0.056%變質後的合金，重熔10次，每次取樣進行金相檢驗，發現最終仍有變質效果，La的最終濃度仍有0.035%，仍處於最佳變質范圍之內。0.3 %混合稀土變質合金，重熔5次，發現最終仍有良好變質效果。
變質工藝直接影響著稀土的變質效果。對Al－Si合金，獲得穩定變質組織的關鍵是減 少稀土的燒損，並防止稀土的偏聚，使稀土迅速均勻地擴散到鋁液中。稀土變質有一潛伏期 ，即必須在高溫下保持一定時間，稀土才能發揮最大變質作用。

⑶ 鋁合金晶粒細化

變形鋁合金是可以出現再結晶的，但是這個時候擠壓效應完全消失，
鋁合金再結晶的時候也是在原有晶粒周邊出現晶粒長大，取代原有晶粒，類似於換位吧，這個過程對晶粒尺寸影響很小的。

⑷ 怎樣採取熱處理的方式，細化鑄態組織的晶粒

可以先通過較高的溫度正火消除鑄態組織，然後再通過正常的正火來細化晶粒

⑸ 細化晶粒的方法有哪些

1、冶金處理細化晶粒

鑄造過程中傳統的晶粒細化方法主要是通過添加形核劑進行變質處理來實現，通過提供大量的彌散質點促進非均勻形核，使鋼液凝固後獲得更多的細小晶粒。

此外，合金化也可以有效地細化鋼鐵的晶粒：一方面是某些元素，例如Mn、Cr等，可以降低相變溫度，細化晶粒並細化相變過程中或相變後析出的微合金碳氮化合物；另一方面是某些強碳氮化合元素與鋼中的碳或氮形成微納米級的化合物，對晶粒的長大起到強烈的阻礙作用，同時也促進形成大量的非均勻晶核以細化晶粒。

2、形變熱處理細化晶粒

形變熱處理是一種將固態相變或再結晶與機械變形有機結合在一起進行材料熱處理的手段，對材料組織細化極為有效。利用形變熱處理，可以同時達到成型和改善顯微組織的雙重目的，使工件獲得優異的強度和韌性。

3、磁場或電場細化晶粒

強磁場或電場是影響金屬相變的重要因素：由於不同相具有不同的磁導率或電介質常數，電磁場將影響其吉布斯（Gibbs）自由能進而影響到y-a相變溫度。在熱軋過程中採用間斷施加磁場或者電場的方法可以改變AC3溫度，反復進行奧氏體-鐵素體相變，促進鐵素體晶粒細化。外加磁場或電場將增大淬火冷卻時從奧氏體向馬氏體轉變的相變驅動力，可獲得與增大過冷度相同的效果，從而增加馬氏體的形核率，降低其生長速度，達到組織細化的目的。

4、球磨細化晶粒

球磨法是指將大塊物料放入高能球磨機中，利用介質和物料之間相互研磨和沖擊使物料細化，其產物一般為粉料，形狀不規則，表面也可能與介質發生化學反應而受污染，粒子因受到多次變形、硬化和斷裂，會有大量缺陷存在，因而表面缺陷多且活性極高。

5、非晶晶化細化晶粒

非晶晶化法通常由非晶態固體的獲得和晶化2個過程組成：非晶態固體可通過熔體激冷、高速直流濺射等技術制備，晶化通常採用等溫退火方法實現，近年來還發展了分級退火、脈沖退火等方法。

6.強塑性變形細化晶粒

強塑性變形細化晶粒法目前有等通道擠壓法，高壓扭轉法，累積疊軋焊法，多向壓縮法。但每種方法都有一定的局限，且可加工的尺寸都有限。

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晶粒度檢測的方法

（1）滲碳法。將試樣在930℃±10℃保溫6h，使試樣表面獲得1mm以上的滲碳層。滲碳後將試樣爐冷到下臨界溫度以下，在滲碳層中的過共析區的奧氏體晶界上析出滲碳體網，經磨製和浸蝕後便顯示出奧氏體晶粒邊界。這種方法適於滲碳鋼。

（2）氧化法。將試樣檢驗面拋光，然後將拋光面朝上放入加熱爐中，在860℃±10℃加熱1h，然後淬入水中或鹽水中，經磨製和浸蝕後便顯示出由氧化物沿晶界分布的原奧氏體晶粒形貌。這種方法適用於碳含量為0.35%～0.60%的碳鋼和合金鋼。

（3）網狀鐵素體法。將碳含量不大於0.35%的試樣在900℃±10℃、碳含量大於0.35%的試樣在860℃±10℃加熱30min，然後空冷或水冷，經磨製和浸蝕後沿原奧氏體晶界便顯示出鐵素體網。這種方法適用於碳含量為0.25%～0.60%的碳鋼和碳含量為0.25%～0.50%的合金鋼。

（4）直接淬火法。將碳含量不大於0.35%的試樣在900℃±10℃、碳含量大於0.35%的試樣在860℃±10℃加熱60min，然後淬火，得到馬氏體組織，經磨製和浸蝕後顯示奧氏體晶界。為了清晰顯示晶界，在腐蝕前可在550℃±10℃回火1h。這種方法適用於直接淬火硬化鋼。

（5）網狀滲碳體法。將試樣在820℃±10℃加熱，保溫30min以上，爐冷到下臨界點溫度以下，使奧氏體晶界上析出滲碳體網。經磨製和浸蝕後顯示奧氏體晶粒形貌。這種方法適用於過共析鋼。

（6）網狀珠光體法。採用適當尺寸的棒狀試樣，加熱到規定的淬火溫度，保溫後將試樣的一端在水中淬火，經磨製和浸蝕後可以看到細珠光體網顯示出的奧氏體晶粒形貌。這種方法適用於其他方法不能顯示的過共析鋼。

⑹ 生產中經常用細化晶粒的方法有哪幾種為什麼要細化晶粒

1、添加微量元素或孕育劑，使鑄態下得到細小的晶粒
2、增加凝固過程的冷去速度，可在鑄態下獲得細小晶粒。
3、通過鍛造，打破鑄態晶粒，獲得細小的晶粒。
4、細化的晶粒與粗大的晶粒相比，鋼材具有更好的力學性能。

⑺ 如何細化鑄造鋁棒的結晶

第一加入細化劑比如鋁鈦硼絲，第二加大冷卻速度比如水冷等。

⑻ 根據凝固理論，細化晶粒的基本途徑有哪些

1、改變結晶過程中的凝固條件，盡量增加冷卻速度，另一方面調節合金成分以提高液體金屬過冷能力，使形核率增加，進而獲得細化的初生晶粒。

2、進行塑性變形時嚴格控制隨後的回復和再結晶過程以獲得細小的晶粒組織。

3、利用固溶體的過飽和分解或粉末燒結等方法，在合金中產生彌散分布的第二相以控制基體組織的晶粒長大。

4、通過同素異形轉變的多次反復快速加熱冷卻的熱循環處理來細化晶粒。

5、機械振動、超聲波振動和電磁振動。

細化晶粒與冷度的關系：

都與過冷度有關，過冷度增加，形核率與長大速度都增加，但兩者的增加速度不同，形核率的增長率大於長大速度的增長率。在一般金屬結晶時的過冷范圍內，過冷度越大，晶粒越細小。

鋁及鋁合金鑄錠生產中增加過冷度的方法主要有降低鑄造速度、提高液態金屬的冷卻速度、降低澆注溫度等。但是，如果沒有較多的游離晶粒的存在，增加激冷作用反而不利於細晶粒區的形成和擴大。

⑼ 細化金屬鑄件晶粒的方法有哪些

（1）在液態金屬結晶時，提高冷卻速度，增大過冷度，來促進自發形核。晶核數量愈多，則晶粒愈細。
（2）在金屬結晶時，有目的地在液態金屬中加入某些雜質，做為外來晶核，進行非自發形核，以達到細化晶粒的目的，此方法稱為變質處理。這種方法在工業生產中得到了廣泛的應用。如鑄鐵中加入硅、鈣等。
（3）在結晶過程中，採用機械振動、超聲波振動、電磁攪拌等，也可使晶粒細化。