铸锭缺陷分析
铝合金压铸件所有缺陷及对策大全
铝合金压铸件所有缺陷及对策大全一、化学成份不合格主要合金元素或杂质含量与技术要求不符，在对试样作化学分析或光谱分析时发现。
1、配料计算不正确，元素烧损量考虑太少，配料计算有误等；2、原材料、回炉料的成分不准确或未作分析就投入使用；3、配料时称量不准；4、加料中出现问题，少加或多加及遗漏料等；5、材料保管混乱，产生混料；6、熔炼操作未按工艺操作，温度过高或熔炼时间过长，幸免于难烧损严重；7、化学分析不准确。
对策：1）、对氧化烧损严重的金属，在配料中应按技术标准的上限或经验烧损值上限配料计算；配料后并经过较核；2）、检查称重和化学分析、光谱分析是否正确；3）、定期校准衡器，不准确的禁用；4）、配料所需原料分开标注存放，按顺序排列使用；5）、加强原材料保管，标识清晰，存放有序；6）、合金液禁止过热或熔炼时间过长；7）、使用前经炉前分析，分析不合格应立即调整成分，补加炉料或冲淡；8）、熔炼沉渣及二级以上废料经重新精炼后掺加使用，比例不宜过高；9）、注意废料或使用过程中，有砂粒、石灰、油漆混入。
二、气孔铸件表面或内部出现的大或小的孔洞，形状比较规则；有分散的和比较集中的两类；在对铸件作X光透视或机械加工后可发现。
1、炉料带水气，使熔炉内水蒸气浓度增加；2、熔炉大、中修后未烘干或烘干不透；3、合金液过热，氧化吸气严重；4、熔炉、浇包工具氧等未烘干；5、脱模剂中喷涂过重或含发气量大；6、模具排气能力差；7、煤、煤气及油中的含水量超标。
对策：1）、严禁把带有水气的炉料装入炉中，装炉前要在炉边烘干；2）、炉子、坩埚及工具未烘干禁止使用；3）、注意铝液过热问题，停机时间要把炉调至保温状态；4）、精炼剂、除渣剂等未烘干禁止使用，使用时禁止对合金液激烈搅拌；5）、严格控制钙的含量；6）、选用挥发性气体量小的脱模剂，并注意配比和喷涂量要低；7）、未经干燥的氯气等气体和未经烘干的氯盐等固体不得使用。
三、涡流孔铸件内部的细小孔洞或合金液流汇处的大孔洞。
锻件的常见缺陷及原因分析
锻件的常见缺陷及原因分析(2007/07/05 10:58)锻件的缺陷很多，产生的原因也多种多样，有锻造工艺不良造成的，有原材料的原因，有模具设计不合理所致等等。
尤其是少无切削加工的精密锻件，更是难以做到完全控制。
1.大晶粒大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。
铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。
2.晶粒不均匀晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。
产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。
耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。
晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。
3.冷硬现象变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。
这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。
严重的冷硬现象可能引起锻裂。
4.裂纹裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。
裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。
如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。
5.龟裂龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。
在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。
引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。
②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。
③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面。
GBT 26492.3-2011 变形铝及铝合金铸锭及加工产品缺陷 第3部分：板、带缺陷
变形铝及铝合金板、带缺陷1范围本标准规定了变形铝及铝合金板、带产品中常见的缺陷的定义、特征，分析了其产生的原因，并附有相应部分图片。
本标准适用于变形铝及铝合金板、带缺陷的分析与判定。
2缺陷定义、特征、产生原因典型事例2.1非金属压入2.1.1缺陷定义及特征非金属杂物压入板、带表面。
表面呈明显的点状或长条状黄黑色缺陷。
2.1.2产生原因a）轧制工序设备条件不清净；b）轧制工艺润滑剂不清静；c）工艺润滑剂喷射压力不足；d）板坯表面有擦划伤。
图1非金属压入2.2金属压入2.2.1缺陷定义及特征金属屑或金属碎片压入板、带表面。
压入物刮掉后呈大小不等的凹陷，破坏了压入板、带表面的连续性。
2.2.2产生原因a）热轧时辊边道次少，裂边的金属屑、条掉在板坯表面后压入；b）圆盘剪切边工序质量差，产生毛刺掉在带坯上经轧制后压入；c）轧辊粘铝后，其粘铝又被压在板坯上；d）热轧导尺夹得过紧，带下来的碎屑掉在板坯上后被压入。
图2金属压入2.3划伤2.3.1缺陷定义及特征因尖锐的物体（如板角、金属屑或设备上的尖锐物等）与板面接触，在相对滑动时所造成的呈单条状分布的伤痕。
2.3.2产生原因a）热轧机辊道、导板上粘铝使板、带划伤；b）冷轧机导板、压平辊等有突出的尖锐物；c）精整时板角划伤；d）涂油包装时油中有金属屑带到涂油辊或毛毡上而划伤板面。
图3划伤2.4擦伤2.4.1缺陷定义及特征由于物体间棱与面，或面与面接触后发生相对滑动或错动而在板、带表面造成的成束（或组）分布的伤痕。
2.4.2产生原因a）板、带在加工生产过程中与导路、设备接触时，产生相对摩擦而造成擦伤；b）冷轧卷端面不齐正，在立式炉退火翻转时产生错动、层与层之间产生擦伤；c）冷轧时张力不当，开卷时产生层间错动而产生擦伤；d）精整验收或包装操作不当产生板间滑动而造成擦伤。
图4擦伤2.5碰伤2.5.1缺陷定义及特征铝板、铝卷与其他物体碰撞后在板、带表面或端面产生的划痕，且大多数在凹陷边际有被挤出的金属存在。
az91d 镁合金压铸件之表面缺陷分析nb 上盖
AZ91D 镁合金压铸件之表面缺陷分析— NB 上盖由于镁合金具有优异的刚性、散热能力和良好的电磁遮蔽效果等好处，所以现在已被广泛运用在3C电子产品上。
而在众多的镁合金成形制程中又以压铸制程最被广为采用，因此本文将针对以热室机压铸法所制造NB上盖产品(AZ91D)，由现场取得具表面缺陷的不良品，如热裂模、表面氧化、热裂、顶出变形、流纹等，然后藉由外观和微观分析找出各个缺陷确切的形态，再配合上统计缺陷位置分布和成分分析，以证实缺陷发生的原因。
前言镁合金具有质轻、高比强度、耐震等优点，以此在航空器材、运输工具、信息产品上均有相当广泛的应用实例；另外，镁合金与工程塑料比较，也具有优异的刚性、散热能力和良好的电磁遮蔽效果，所以近年来在3C（计算机、通讯、消费性电子）可携式产品大展光芒。
目前镁合金零组件制造方式大多是以压铸法为主，例如：热室机压铸法或冷室机压铸法，虽然近年来还有以半固态射出成形为主的触变成形(Thixo-molding)及流变成形(Rheo-molding)等新制程的推出，但由于技术上仍无法突破，所以一般还是以压铸法生产镁合金为主。
在各种不同镁合金种类当中，都含有相当比例的铝元素（铝含量约介于1-10%）以作为主要添加合金元素，它与镁元素会析出的β 相，使基地具有散布强化的效果，以便提升铸造性能、抗腐蚀能力以及机械性能。
其它次要添加合金元素，例如：锌元素的添加亦会提升机械性质和铸造性能；锰元素则会和铝形成化合物，同时固溶铁、钴、镍元素，可将Fe+Ni+Co/Mn控制在一定值之下，并改善耐蚀性；添加铍元素则可以有效减少熔融时氧化物的形成，提升熔汤的清净度。
此外，控制少量重金属元素的添加，也可有效提升镁合金抗腐蚀的效果。
而目前利用镁合金作成的3C 产品(NB机壳、手机外壳、PDA等)，仍以AZ91D(Mg-9%Al-1%Zn)镁合金为主，主要是因为其机械性、铸造性、耐蚀性均能满足产品的需求，所以最常被采用。
铝合金圆铸锭质量缺陷分析
铝合金圆铸锭质量缺陷分析熔炼与铸造是变形铝合金材料制备与加工的第一道工序，也是控制铝合金材料冶金质量的关键工序，而且熔炼缺陷子在后续加工中具有遗传性，对产品的终身质量都有影响。
因此，加强对铝合金圆铸锭的检查，提高铸锭质量，对提高产品质量具有极其重要的意义。
本文通过实际生产过程中6063 铝合金圆铸锭在熔炼与铸造过程中常见质量缺陷的产生原因的分析以及解决和预防措施。
2.铝合金的特性6063铝合金是属铝一镁一硅系列可热处理强化型铝合金，6063铝合金的化学成份见表2-1。
当化学成分的范围很大时，其性能差异会在很大范围内波动，以致型Si，合金在材的综合性能会无法控制在AI—Mg—Si系合金中，主要强化相是Mg2淬火时，固溶于基体中的MgSi越多，时效后的合金强度就越高，反之，则越低。
2si在AI中的固溶度影响很大，淬火温度越高，时效后的强度越高，反温度对Mg2之，淬火温度越低，时效后的强度就越低。
3铝合金圆铸锭的质量缺陷产生原因及解决措施3.1 化学成分该合金的化学元素含量范围比较宽, 在线化学成分的控制比较容易, 同时, 由于各元素在合金中所起的作用不同, 因此必须考虑合金中各元素的含量及其相互搭配后对合金性能的影响, 保证获得较为理想的性能, 并提高成品率以取得较好的经济效益。
3.2 偏析瘤在半连续热顶铸造过程中，在铸锭表面上产生的瘤状偏析漂流物被称为偏析瘤。
产生的原因：⑴结晶器的有效过高较大；⑵铸造温度较高，使铸锭表面出现二次重熔；⑶铸造速度较快，使铸锭表面与结晶器的工作面产生了间隙，从而是铸锭表面出现二次重熔的现象；⑷结晶器内部局部缺水。
解决措施：⑴结晶器的有效高度适当降低；⑵适当降低铸造温度和铸造速度；⑶适当提高冷却强度，结晶器内部不能缺水。
对挤压产品的危害：若偏析瘤未清除，在挤压过程中易带入挤压制品，造成夹杂和局部力学性能不稳定的现象。
3.3 拉痕和拉裂在铸锭表面纵向存在的条痕，成为拉痕。
圆铸锭生产中的气体缺陷分析及预防措施
间， 因此在精炼后要静置足够的时间使气体能够充 分上浮，以达到较好的精炼效果。一般来讲 ， 静置
时间控 制在 ｌ～ ０分钟 。 ５２
３４ 减少熔体 在铸 造过 程 中的吸气 量 ．
使用 。
３３ 保 证精炼 效果 ．
熔体在进行精炼和静置后开始铸造 ， 如果在铸
造过 程 中控制 不 当 ， 导致 熔 体再 度 吸气 ， 会 使废 品
２２ 疏 松 －
疏松存在于铸锭 的晶界或枝 晶间 ， 表现为较深 的孔洞 ， 内表面多参差不齐或呈棱角状。 其 疏松产
生 的原 因如下：金属 在结 晶时进 行液 态 收缩 和凝 固
始到铸造生产 的整个工艺过程 ，本文根据生产实
践， 对圆铸锭气体缺陷的产生原 因进行分析 ， 并提
出预 防措施 。
氩气 中氧含量 （ 积分数） 体 ％
Ｏ． ２
Ｏ６ １Ｏ ．
因此在满足生产工艺的前提下应尽量降低落差 ， 保 证落差不要超过 ３ 厘米。 ０ ｂ 在每炉铸造前要对中间包 、 流槽 、 分流盘面 、 引锭头 以及过滤板进行充分烘 干 ，以彻底驱除潮 气 ，减小吸气量。
ｃ 对从 炉 眼到分 流盘 面 间的所 有 敝露液 面进 行
２ １ 年№ １ ００
铝
镁
通
讯
・ ９・ ３
圆铸锭生产 中的气体缺 陷分析及预 防措施
王军武
（中国铝业 郑 州研 究院沁 阳铝 电解试 验 厂 。河南 沁 阳 ４４ ９ ５ ５ １）
摘 要： 本文根据 多年 的生产 实践 ， 分析 总结 了圃铸锭 生产过程 中气体缺陷的产 生原因和机理 ， 为减 少气 体缺 陷产生的几率 ， 高产品合格率 ， 提 节约生产成本提 出相应的预防措施 。 关键 圃铸锭 气体 缺陷 精炼 吸 气量
金属材料常见缺陷
铸造制品主要缺陷有偏析、气孔、缩孔与缩松、夹杂、裂纹、冷隔及其他缺陷。
1偏析偏析——在铸件中出现化学成分不均匀的现象。
偏析使铸件的性能不均匀，严重时会造成废品。
偏析可分为两大类：微观偏析和宏观偏析。
晶内偏析(又称枝晶偏析)——是指晶粒内各部分化学成分不均匀的现象，是微观偏析的一种。
凡形成固溶体的合金在结晶过程中，只有在非常缓慢的冷却条件下，使原子充分扩散，才能获得化学成分均匀的晶粒。
在实际铸造条件下，合金的凝固速度较快，原子来不及充分扩散，这样按树枝状方式长大的晶粒内部，其化学成分必然不均匀。
为消除晶内偏析，可把铸件重新加热到高温，并经长时间保温，使原子充分扩散。
这种热处理方法称为扩散退火。
密度偏析(旧称比重偏析)——是指铸件上、下部分化学成分不均匀的现象，是宏观偏析的一种。
当组成合金元素的密度相差悬殊时，待铸件完全凝固后，密度小的元素大都集中在上部，密度大的元素则较多地集中在下部。
为防止密度偏析，在浇注时应充分搅拌或加速金属液冷却，使不同密度的元素来不及分离。
宏观偏析有很多种，除密度偏析之外，还有正偏析、逆偏析、V形偏析和带状偏析等。
偏析金相组织见图1：图1边部灰色处为反偏析区2气孔金属在凝固过程中，气体的溶解度急剧降低，在戮度很大的固态金属中难以逸出而滞留于熔体内形成气孔。
与缩孔缩松的形态不同，气孔一般呈圆形、椭圆形或长条形，单个或成串状分布，内壁光滑。
孔内常见气体有H2、CO、H2O、CO2等。
按气孔在铸锭中出现的位置分为内部气孔、皮下气孔和表面气孔。
气孔的存在减少了铸锭的有效体积和密度，经加工后虽可被压缩变形，但难以焊合，结果造成产品的起皮、起泡、针眼、裂纹等缺陷。
气孔形态金相组织见图2：图2浇铸时由模底和模壁产生的气体来不及逸出而沿结晶方向形成气孔3缩孔与缩松金属在凝固过程中，发生体积收缩，熔体不能及时补充，而在最后凝固的地方出现收缩孔洞，称为缩孔或缩松。
容积大而集中的缩孔称为集中缩孔，细小而分散的缩孔称为缩松，其中出现在晶界和枝晶间借助于显微镜观察的缩松称为显微缩松。
金属的低倍组织缺陷分析
贵州大学实验报告（小三号，加黑）
学院：材料与冶金专业：材料科学与工程班级：材料081
图5-1 不同浇铸条件下铝锭的宏观组织
℃浇铸，3mm厚铁模 b）800℃浇铸，10mm厚铁模 c）680℃浇铸，100mm厚铁模加硅铁粉
图5-2 钢中常见的低倍缺陷
a）一般疏松 b）方框偏析 c）皮下气泡 d）白点 e）缩孔残余
次消光和发亮现象。
对于
透明的，各向同性的球形夹物，
SiO 2，在明场下呈深灰 图5-3 钢中的非金属夹杂
Al 2O 3 b ）MnS c ）TiN d ）玻璃质SiO 2明场下光环特征 e ）玻璃质SiO 2，偏
图5-4 偏振光装置示意图
几种非金属夹杂物的特征
暗场偏振光
，不规则外形小颗粒成群分布，透明、淡黄色透明，弱各向异性
注：各学院可根据教学需要对以上栏目进行增减。
表格内容可根据内容扩充。
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铸锭缺陷分析
一．铸锭结晶组织
1.金属与合金在凝固后均为晶体，把液态金属的凝固过程称为
结晶。
纯金属的结晶过程是在一个恒定温度即结晶点下进行的，冷却强度较大时，实际结晶过渡带亦小，由于并列向前伸长有的晶核在相邻方向上互相抑制，因此，晶体容易沿着垂直于结晶面的方向连续地向液穴中心伸长成为柱状。
柱状晶的特点是伸长和排列都有一定的方向性。
合金与纯金属的结晶过程基本相同，也是从晶核开始，先形成树枝状然后发育成等轴晶或柱状晶，合金在一定的温度范围内结晶，当温度一降到这个温度范围时，溶体的任一点都可能产生晶核，在冷却强度不太大时，结晶温度范围大的合金其晶体都易发展成晶轴大小及长短基本相等或相近的等轴晶。
2.铸锭的结晶组织：由于铸锭结晶时沿整个截面上存在温度梯
度，结晶条件不同，其结晶组织也不同，铸锭一般包括三个晶区：①细晶区：当液态浇入锭模后，由于模壁或结晶器温度较低，使表面层的液态金属受到强烈激冷，立即产生大量晶核，因不能充分长大又很快彼此相遇，加之模壁又能促进形核，所以在铸锭表层形成细晶区。
②柱状晶区：在细晶区形成过程中，模壁温度不断升高，加之锭的收缩，使金属和
模壁之间产生一导热性较低的空隙，使剩余液态金属的冷却逐渐减慢，使细晶区前沿的液态金属的过冷度减小，形核困难，而原有晶粒则可继续长大，这时最外层的细小晶粒，一方面成为内部金属冷凝时向外散热的传导体，另一方面又成为柱状晶生长的起点，随着越向锭内，结晶速度愈低，那些晶轴垂直于模壁的晶粒就会毫无阻碍地继续向液态金属中长大，形成柱状晶区。
对纯度较高的金属如纯铜，结晶后柱状晶往往
贯穿整个铸锭，形成“穿晶”③等轴晶区：随着柱状晶区的发展，模壁温度逐渐升高，使模壁方向方向的散热速度逐渐变慢，由于铸锭中心附近冷却强度小，产生的晶核数量亦少，并有充分机会向各个方向长大，因此铸锭中习部分形成了等式轴晶区，又因中心附近的液态金属冷却速度较慢，过冷度较小，因此铸锭中心附近的结晶组织多呈粗大等式轴晶。
这三个晶区在实际生产的铸锭中，并不是同时都存在的。
由于浇铸条件，特别是冷却条件的不同，有时细晶区很薄或几乎没有，有时柱状晶布满全锭，也有时等轴晶区很大，半连铸和铁模铸锭的结晶组织结构就不同。
半连续浇铸冷却强度大，结晶速度快，结晶的方向性强，所以半连续铸锭的柱状晶区比较发达为，而铁模浇铸则正好相反，冷却强度小，结晶速度慢，所以铁模铸锭中心附近的粗大等轴晶区比较发达。
一般来说，半连续铸锭的平均晶粒尺寸要比铁模铸锭细小。
3.结晶组织对铸锭的影响：铸锭中的三层组织在性质上有明显
的不同，对铸锭影响很大。
细晶区是等轴的细晶粒，组织致密，不存在很大的应力和弱面，机械性能好，利于压力加工，但一般比较薄，对整个铸锭性能影响不大。
柱状晶区是相互平行的柱状晶层，比较致密，不易形成显微疏松，机械强度较高，因此对于纯度较高，不含易溶杂质、塑性较好的有色金属常常要扩大柱状晶区。
但当相对成长着的两排想邻的柱状晶彼此相遇时，交界面上可能会聚积一些易熔杂质及非夹杂，出现疏松、气孔等，降低强度、塑性，使金属在压延加工时沿界面开裂，甚至在铸件快速冷却时，由于内应力较大，也会沿这些地方形成裂纹。
等轴晶区由于在结晶时没有择优取向，故不存在柱状晶区那样脆弱的交界面，而且方位不同的晶粒彼此交错咬合，各方向上的机械性能都比较好，利于压力加工，但由于各个等轴晶粒在生长过程中互相交叉，有可能造成许多封闭的小区，将残留在这些小区中的液体相互隔绝起来，当这些液体结晶收缩时，由于得不到外界液体的补充，就形成了许多微小的缩孔，致使等轴晶区组织疏松，降低该区机械性能。
(为利于压力加工，应很好的控制合金成分和浇铸条件，改善这三层组织的相对厚度和晶粒大小，以获得由两个或一个晶区所组成的铸锭。
）为扩大柱状晶区可以提高液态金属的过热度，减少异质形核的量，保证柱状晶在铸锭中心部分顺利长大，提高浇铸温度，使液态金属中
的温度梯度增大，推迟铸锭中心部分的液态金属的结晶时间，使柱状晶区得以扩展，提高锭模的冷却能力和定向散热以增大铸锭中液态金属的温度梯度，利于柱状晶的发展，让液态金属在锭模中静止冷却，也利于柱状晶区厚度的成长。