7A04-T6合金Φ30mmx5mm管材是制造某軍工產(chǎn)品的毛料，對其性能和表面質(zhì)量要求嚴格。我公司供給用戶的這種管材，在用戶車削加工過程中，發(fā)現(xiàn)沿管材的縱向存在一條顏色比周圍部位的淺、長短不一的挾窄區(qū)域，管材經(jīng)陽極氧化后更加明顯，稱之為“亮線”。此現(xiàn)象在以往的7A04-T6金管材上從未出現(xiàn)過，對組織特征、形成原因及其對管材力學性能的影響尚未做過研究

　　本次試驗從幾個方面對有“亮線”的7A04-T6合金Φ30mmx 5 mm管材進行分析，確定“亮線”的本質(zhì)，找出產(chǎn)生此類缺陷的原因，為生產(chǎn)中進行上藝改進提供依據(jù)。

　　1  試驗及結(jié)果

　　1．1  組織分析

　�。�1）宏觀組織

　　取有“亮線”的7A04-T6合金管料長200mm，表面纖機械加廠成楔形，“亮線”沿著管材的縱向分布，觀察發(fā)現(xiàn)“亮線”呈兩種形態(tài)：一種基本上與管料表面平齊，另一種略低于管料表面，呈凹陷狀：“亮線”寬度為1mm左右，第一種形式的“亮線”出現(xiàn)得較多。

　　(2)顯微組織

　　將有“亮線”的金相試樣置于光學顯微鏡廠觀察，它們的顯微組織見圖1a 、1b和圖2a、2b 所示；從圖中可見，“亮線”與基體組織之間完全融合，未見夾雜和裂紋等缺陷，其中與表面平齊的“亮線”處的化合物與基體其他部位相比，其大小未見差異，但化合物的數(shù)量略少一些，纖混合酸侵蝕后呈現(xiàn)的晶粒的尺寸相差不明顯；而凹陷入表面的“亮線”處的組織與基體其他部位相差明顯；只能看到零星少量化合物，該處品粒的尺寸比基體其他部位的大得多。

  　　1．2  定量金相分析

　　“亮線”和基體其他部位處組織參數(shù)的定量測量結(jié)果見表1所示。從表1可以看出，“亮線”處的第二相體積分數(shù)明顯低于正常部位的，其中與表面平齊的“亮線”處的第二相體積分數(shù)少30％，而凹陷人表面的“亮線”處的第二相體積分數(shù)少92％。

表1  7A04-T6合金管材“亮線”處與正�；�體部位的第二相體積分數(shù)   %              

　　1.3 掃描電鏡能譜分析

　　對7A04-T6合金管材“亮線”處進行能譜分析表明凹陷入表面的“亮線”處的第二相基本上是含有Fe、SI元素的化合物組成，與純鋁中的相似；而與表面平齊的“亮線”處的化合物與正常部位的化合物相同，且該處合金元素的含量偏低。

　　1．4 顯微硬度試驗

　　由于7A04-T6合金管材的“亮線”寬度僅為1mm，只能測定“亮線”處與基體其他部位的顯微硬度值，見表2所示�？梢钥闯�，與表面平齊的“亮線”處的顯微硬度值比正常部位的略低，而凹陷入表面的“亮線”處的顯微硬度值比正常部位的低得多，接近于純鋁的。

　　1　討  論 

　　從上述組織特征，掃描電鏡能譜分析結(jié)果和顯微硬度值可以看出，凹陷入表面的“亮線”與純鋁相似，屬于白斑缺陷；而與表面平齊的“亮線”則符合光亮晶粒缺陷的特征，在半連續(xù)鑄造的過程中。當熔體進入結(jié)晶槽與其底座接觸時，冷卻速度特別大，如2A12、7A04、 7075等鋁合金易在鑄錠底部人而形成裂紋，最后引起大面積開裂，產(chǎn)生廢品，因此，在鑄造這些鋁合金時，需使用純鋁預先鋪底，將避免小現(xiàn)裂紋。如果鑄造操作不當，引入鋁合金熔體過快，猛烈沖擊鋪底的純鋁，使鍆液飛濺，或者漏斗放入過早其底部粘結(jié)少量純鋁，它們落入鑄錠中形成白斑．前者勢必出現(xiàn)在鑄錠的底部，而后者就難以斷定其存在位置。

　　光亮晶粒的形成，通常分為兩個途徑：其一是在不平衡結(jié)晶過程中，由于鑄造漏斗不平穩(wěn)又預熱不足，或鑄造溫度低、結(jié)晶速度慢，與此相應的在分配漏斗的底部和液穴底部存在著濃度梯度和溫度梯度，易在漏斗的下方表面掛有先期結(jié)晶的樹枝狀晶體，該晶體不斷被固定成分的金屬熔體沖刷，在較高的溫度下幾乎總是按照同一成分的條件結(jié)晶長大成為貧乏合金成分的固溶體，隨著鑄造過程的進行，在漏斗下方逐漸形成較大的底結(jié)物，由于重量的不斷增加或機械振動等原因，使底結(jié)物落入液穴中，與基體金屬一起凝固形成光亮晶粒；其二是當熔體溫度更低時，在結(jié)晶器液穴表層，溶體溫度接近結(jié)晶溫度，以某些質(zhì)點為核心，首先結(jié)晶出少量晶粒懸浮在液穴內(nèi)，隨著結(jié)晶過程的進行，這些先期結(jié)晶出來的晶粒不斷長大，并落入液穴底部，形成分散顆粒狀的光亮晶粒。

　　7A06-T6合金Φ30mmX5mm管材的生產(chǎn)工藝是將空心錠經(jīng)兩次擠壓后成管材，中間經(jīng)過400℃加熱兩次和最終成品淬火與時效。在從Φ305mm錠壞→Φ30mm管材如此大的變形量下，鑄錠中存在的白斑和光亮晶粒將沿著擠壓方向被拉長成線狀。而幾次高溫加熱過程，勢必造成基體中的合金元素向缺陷處擴散，使缺陷處的硬度和合金元素含量略有升高，但是這也改變不了白斑和光亮晶粒的組織特征，尤其對白斑缺陷來說，由于它的本質(zhì)是純鋁，化合物含量少，再結(jié)晶溫度低，在400℃以上的溫度下，已完全再結(jié)晶并且晶粒已經(jīng)長大，晶界稀少。白斑和光亮晶粒缺陷處的化合物稀少，使得缺陷處的顏色比其他正常部位的亮一些，形成所謂的“亮線”。

　　2　結(jié)論

　　7A04-T6鋁合金管材表面上的“亮線”實質(zhì)是白斑和光亮晶粒缺陷。

　　白斑和光亮晶粒缺陷都是鑄造坯錠過程中造成的。

　　嚴格執(zhí)行生產(chǎn)工藝操作規(guī)程可以杜絕此類缺陷。