铝合金铸态组织细化常用的方法

⑴ 细化晶粒有哪些方法

方法：

（1）在液态金属结晶时，提高冷却速度，增大过冷度，来促进自发形核。晶核数量愈多，则晶粒愈细。

（2）在金属结晶时，有目的地在液态金属中加入某些杂质，做为外来晶核，进行非自发形核，以达到细化晶粒的目的，此方法称为变质处理。这种方法在工业生产中得到了广泛的应用。如铸铁中加入硅、钙等。

（3）在结晶过程中，采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等，也可使晶粒细化。

因为一般地说，在室温下，细晶粒金属具有较高的强度和韧性，所以需要细化晶粒。

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理想的铸锭组织是铸锭整个截面上具有均匀、细小的等轴晶，这是因为等轴晶各向异性小，加工时变形均匀、性能优异、塑性好，利于铸造及随后的塑性加工。要得到这种组织，通常需要对熔体进行细化处理。

都与过冷度有关，过冷度增加，形核率与长大速度都增加，但两者的增加速度不同，形核率的增长率大于长大速度的增长率。在一般金属结晶时的过冷范围内，过冷度越大，晶粒越细小。

铝及铝合金铸锭生产中增加过冷度的方法主要有降低铸造速度、提高液态金属的冷却速度、降低浇注温度等。

但是，如果没有较多的游离晶粒的存在，增加激冷作用反而不利于细晶粒区的形成和扩大。

动态晶粒细化就是对凝固的金属进行振动和搅动，一方面依靠从外面输入能量促使晶核提前形成，另一方面使成长中的枝晶破碎，增加晶核数目。当前已采取的方法有机械搅拌、电磁搅拌、音频振动及超声波振动等。

利用机械或电磁感应法搅动液穴中熔体，增加了熔体与冷凝壳的热交换，液穴中熔体温度降低，过冷带增大，破碎了结晶前沿的骨架，出现了大量可作为结晶核的枝晶碎块，从而使晶粒细化。

1.晶界上有界面能的作用，因此晶粒形成一个在几何学上与肥皂泡相似的三维阵列。

2.晶粒边界如果都具有基本上相同的表面张力，晶粒呈正六边形。

3.在晶界上的第二类夹杂物（杂质或气泡）,如果它们在烧结温度下不与主晶相形成液相,则将阻碍晶界移动。

在烧结体内晶界移动有以下七种方式： 气孔靠晶格扩散移动； 气孔靠表面扩散移动； 气孔靠气相传递； 气孔靠晶格扩散聚合； 气孔靠晶界扩散聚合； 单相晶界本征迁移； 存在杂质牵制晶界移动。

⑵ 铸造铝合金的解决措施

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。 在铸造铝合金中添加稀土可以有效的改善铸造铝合金的缺陷。
1.稀土在铝合金中的精炼作用
铝合金中添加适量稀土元素对精炼效果具有促进作用。稀土元素可以改善夹杂物形态，净化晶界。采用真空吸铸法研究了Al RE中间合金对A356合金 流动性的影响，实验结果证明合金熔体中加入适量的稀土元素，能够使固液相线温度差减少，减小合金的糊状凝固趋势，并且降低合金熔体表面张力，此外还有去气、除杂的精炼作用，这都会使熔体流动性提高，粘度降低，有利 于夹杂物和气体的排除。
已研究开发出一种含有稀土化合物的铝合金新型熔剂，该熔剂通过发生一系列的物理和化学反应，不仅可使A356合金熔体720℃时的含氢量由大于0.30ml/100g(Al)下降到0.10 ml/100g(Al)以下，除气效果显着，并使A356合金的室温抗拉强度提高7.27%，延伸率提高85.58%。但是，过量的稀土元素也会加剧富RE相的聚集，成为夹杂物，从而降低合金熔体的流动性。
2.稀土对铝合金的细化作用
有目的地抑制柱状晶和双柱状晶生长，促进细小等轴晶形成，这种工艺过程就叫作晶粒细化处理。由于晶粒得以细化，合金的性能得到提高，同时还使缩松、热裂、针孔等缺陷下降。细化处理的最基本方法是抑制形核，以及向熔体中添加晶粒细化剂的外来形核质点。目前，添加细化剂的方法成为最有效、最实用的方法。铸造铝合金中常用的共有三种类型的晶粒细化剂：二元Al－Ti合金、二元Al－B合金和三元Al－Ti－B合金。中间合金(晶粒细化剂)加入到铝合金熔体中发生溶解，释放出金属间化合物相，成为外来形核核心。
在铝合金中加入稀土，既可细化晶粒，也可明显细化枝晶组 织(减小二次枝晶间距)，其最佳效果对应于不同的稀土含量。但是，其细化效果弱于Ti、B等元素。稀土加入的临界值与合金的 熔炼、浇铸条件有密切关系。只有在一定的生产工艺条件下，一定量的稀土才会有最好的细化效果。
采用一般细化剂，随着铝液 静置时间的延长，细化效果逐渐衰退；采用 Al－5Ti－1B－10RE中间合金，稀土元素能阻止细化元素发生聚集、沉淀，对Ti、B的细化作用有一定的促进作用，可有效抑制铝硅合金长时间静置过程中晶粒尺寸的衰退，适合于大批量生产汽车铝合金铸件。
3.稀土对铝硅合金的变质作用
铸造Al－Si合金中Si相在自然生长条件下会长成块状或片状的脆性相，它严重割裂基体，降低合金的强度和塑性，因而需要将它改变成有利的形态。变质处理使共晶Si由粗大的 片状变成细小纤维状或层片状，从而提高合金性能。迄今已发现，碱金属中的K、Na，碱土金属中的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 具有变质作用。在Al－Si合金中，添加铝 稀土中间合金或稀土氯化物和氟化物，可使共晶Si相由片条状变成球粒状。不同稀土的变质能力不同，大体上随着原子半径由大变小，变质能力由强变弱。
稀土变质剂具有很好的长效性和重熔稳定性，吸气倾向小，无污染、加入工艺简便、 无腐蚀作用。研究结果表明，含La为0.056%变质后的合金，重熔10次，每次取样进行金相检验，发现最终仍有变质效果，La的最终浓度仍有0.035%，仍处于最佳变质范围之内。0.3 %混合稀土变质合金，重熔5次，发现最终仍有良好变质效果。
变质工艺直接影响着稀土的变质效果。对Al－Si合金，获得稳定变质组织的关键是减 少稀土的烧损，并防止稀土的偏聚，使稀土迅速均匀地扩散到铝液中。稀土变质有一潜伏期 ，即必须在高温下保持一定时间，稀土才能发挥最大变质作用。

⑶ 铝合金晶粒细化

变形铝合金是可以出现再结晶的，但是这个时候挤压效应完全消失，
铝合金再结晶的时候也是在原有晶粒周边出现晶粒长大，取代原有晶粒，类似于换位吧，这个过程对晶粒尺寸影响很小的。

⑷ 怎样采取热处理的方式，细化铸态组织的晶粒

可以先通过较高的温度正火消除铸态组织，然后再通过正常的正火来细化晶粒

⑸ 细化晶粒的方法有哪些

1、冶金处理细化晶粒

铸造过程中传统的晶粒细化方法主要是通过添加形核剂进行变质处理来实现，通过提供大量的弥散质点促进非均匀形核，使钢液凝固后获得更多的细小晶粒。

此外，合金化也可以有效地细化钢铁的晶粒：一方面是某些元素，例如Mn、Cr等，可以降低相变温度，细化晶粒并细化相变过程中或相变后析出的微合金碳氮化合物；另一方面是某些强碳氮化合元素与钢中的碳或氮形成微纳米级的化合物，对晶粒的长大起到强烈的阻碍作用，同时也促进形成大量的非均匀晶核以细化晶粒。

2、形变热处理细化晶粒

形变热处理是一种将固态相变或再结晶与机械变形有机结合在一起进行材料热处理的手段，对材料组织细化极为有效。利用形变热处理，可以同时达到成型和改善显微组织的双重目的，使工件获得优异的强度和韧性。

3、磁场或电场细化晶粒

强磁场或电场是影响金属相变的重要因素：由于不同相具有不同的磁导率或电介质常数，电磁场将影响其吉布斯（Gibbs）自由能进而影响到y-a相变温度。在热轧过程中采用间断施加磁场或者电场的方法可以改变AC3温度，反复进行奥氏体-铁素体相变，促进铁素体晶粒细化。外加磁场或电场将增大淬火冷却时从奥氏体向马氏体转变的相变驱动力，可获得与增大过冷度相同的效果，从而增加马氏体的形核率，降低其生长速度，达到组织细化的目的。

4、球磨细化晶粒

球磨法是指将大块物料放入高能球磨机中，利用介质和物料之间相互研磨和冲击使物料细化，其产物一般为粉料，形状不规则，表面也可能与介质发生化学反应而受污染，粒子因受到多次变形、硬化和断裂，会有大量缺陷存在，因而表面缺陷多且活性极高。

5、非晶晶化细化晶粒

非晶晶化法通常由非晶态固体的获得和晶化2个过程组成：非晶态固体可通过熔体激冷、高速直流溅射等技术制备，晶化通常采用等温退火方法实现，近年来还发展了分级退火、脉冲退火等方法。

6.强塑性变形细化晶粒

强塑性变形细化晶粒法目前有等通道挤压法，高压扭转法，累积叠轧焊法，多向压缩法。但每种方法都有一定的局限，且可加工的尺寸都有限。

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晶粒度检测的方法

（1）渗碳法。将试样在930℃±10℃保温6h，使试样表面获得1mm以上的渗碳层。渗碳后将试样炉冷到下临界温度以下，在渗碳层中的过共析区的奥氏体晶界上析出渗碳体网，经磨制和浸蚀后便显示出奥氏体晶粒边界。这种方法适于渗碳钢。

（2）氧化法。将试样检验面抛光，然后将抛光面朝上放入加热炉中，在860℃±10℃加热1h，然后淬入水中或盐水中，经磨制和浸蚀后便显示出由氧化物沿晶界分布的原奥氏体晶粒形貌。这种方法适用于碳含量为0.35%～0.60%的碳钢和合金钢。

（3）网状铁素体法。将碳含量不大于0.35%的试样在900℃±10℃、碳含量大于0.35%的试样在860℃±10℃加热30min，然后空冷或水冷，经磨制和浸蚀后沿原奥氏体晶界便显示出铁素体网。这种方法适用于碳含量为0.25%～0.60%的碳钢和碳含量为0.25%～0.50%的合金钢。

（4）直接淬火法。将碳含量不大于0.35%的试样在900℃±10℃、碳含量大于0.35%的试样在860℃±10℃加热60min，然后淬火，得到马氏体组织，经磨制和浸蚀后显示奥氏体晶界。为了清晰显示晶界，在腐蚀前可在550℃±10℃回火1h。这种方法适用于直接淬火硬化钢。

（5）网状渗碳体法。将试样在820℃±10℃加热，保温30min以上，炉冷到下临界点温度以下，使奥氏体晶界上析出渗碳体网。经磨制和浸蚀后显示奥氏体晶粒形貌。这种方法适用于过共析钢。

（6）网状珠光体法。采用适当尺寸的棒状试样，加热到规定的淬火温度，保温后将试样的一端在水中淬火，经磨制和浸蚀后可以看到细珠光体网显示出的奥氏体晶粒形貌。这种方法适用于其他方法不能显示的过共析钢。

⑹ 生产中经常用细化晶粒的方法有哪几种为什么要细化晶粒

1、添加微量元素或孕育剂，使铸态下得到细小的晶粒
2、增加凝固过程的冷去速度，可在铸态下获得细小晶粒。
3、通过锻造，打破铸态晶粒，获得细小的晶粒。
4、细化的晶粒与粗大的晶粒相比，钢材具有更好的力学性能。

⑺ 如何细化铸造铝棒的结晶

第一加入细化剂比如铝钛硼丝，第二加大冷却速度比如水冷等。

⑻ 根据凝固理论，细化晶粒的基本途径有哪些

1、改变结晶过程中的凝固条件，尽量增加冷却速度，另一方面调节合金成分以提高液体金属过冷能力，使形核率增加，进而获得细化的初生晶粒。

2、进行塑性变形时严格控制随后的回复和再结晶过程以获得细小的晶粒组织。

3、利用固溶体的过饱和分解或粉末烧结等方法，在合金中产生弥散分布的第二相以控制基体组织的晶粒长大。

4、通过同素异形转变的多次反复快速加热冷却的热循环处理来细化晶粒。

5、机械振动、超声波振动和电磁振动。

细化晶粒与冷度的关系：

都与过冷度有关，过冷度增加，形核率与长大速度都增加，但两者的增加速度不同，形核率的增长率大于长大速度的增长率。在一般金属结晶时的过冷范围内，过冷度越大，晶粒越细小。

铝及铝合金铸锭生产中增加过冷度的方法主要有降低铸造速度、提高液态金属的冷却速度、降低浇注温度等。但是，如果没有较多的游离晶粒的存在，增加激冷作用反而不利于细晶粒区的形成和扩大。

⑼ 细化金属铸件晶粒的方法有哪些

（1）在液态金属结晶时，提高冷却速度，增大过冷度，来促进自发形核。晶核数量愈多，则晶粒愈细。
（2）在金属结晶时，有目的地在液态金属中加入某些杂质，做为外来晶核，进行非自发形核，以达到细化晶粒的目的，此方法称为变质处理。这种方法在工业生产中得到了广泛的应用。如铸铁中加入硅、钙等。
（3）在结晶过程中，采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等，也可使晶粒细化。