铝硅系铸造铝合金中的铁相_蔡勖勤
铝合金中的含铁相
〜综述〜铝合金中的含铁相徐鲁杰1,张金民2(1.海军驻洛阳地区军代室，河南洛阳571002；2.中国船舶重工集团公司第七二五研究所，河南洛阳571637)摘要：铝合金中的富铁相有a-Fe相和0-Fe相，后者对铝合金的性能有危害。
一般认为，减少针状0-Fe 相，或使0-Fe相转变为汉字状或颗粒状的aFe相，可改善铝合金的力学性能。
铝合金中含铁相的结构有四方晶系、六方晶系、单斜晶系、正交结构和体心立方结构等。
采用重力沉降法、电磁分离法和过滤法等降低铝熔体中f》元素的含量，可以消除含f》相对合金性能的危害。
然而，铁元素也能改善铝合金的性能，部分高Fe铝合金具有较好的力学性能。
关键词：铝合金;含铁相;危害；力学性能中图分类号:TG113.12文献标志码：A 文章编号：1008-1690(2020)06-0015-04Iran-having Phast in Aluminum AlloyXU Lujic1,ZHANG Jinmin2(itae Reareseatative Office o f tha Nave in Luoyano,Luoyuno471002,Chino；2.2uoyano Ship MdtCdl Reseerch Institute.Luoyano471639,Heaan Chino)Abstrach:Iroo-Tch ppases in aluminum Hoy incluUe a-Fe ppass i V p-Fe ppass,th latteo will do hami te tae properties of aluminnm Hoy.It is ueaeralia consinerea tUai mechnicel properties of aluminnm dlloy may be improvea by decrease in acichlao p-Fe phass oo by transfomidtion of p-Fe ppass inte Chinese characteo oo urannlac a-Fe ppase.The iron-0aving ppases in aluminnm Hoy possess suh structures as tetraaonai system,.6X3(023：system,monoclinic system,ortUogonai stmcture,ang bogy centred chUic stmctum.The decrease in ien content in melted aluminum by oravitationai settling,electromaanetir sefaration,oo filtration process is)1》te dimirate disanven taoeons inUuence of ta》iron-centaining ppase on proneeies of ta》alloy.Iron》ement cen alse improve pronerties of aluminum lloy,howeveo,some of th hig0-iron aluminum toys have betteo mechanicot proneeies. Key worit:aluminnm loy；iron-0avine ppase;ham;mechanicot pronerte0引言关于铝合金中铁的作用,不少文献均有论述,大多认为铁是铝合金中的有害杂质元素卩5。
ADC12铝合金压铸缸体硬质点分析及改进措施
ADC12铝合金压铸缸体硬质点分析及改进措施印小松;刘宏庆;柯研;康忠臣【摘要】某厂生产的一批ADC12铝合金压铸缸体出现硬质点,在机加工时出现打刀现象,并使产品形成微裂纹.通过硬度检测、化学成分分析、金相检验、扫描电镜分析和能谱分析等方法,对ADC12铝合金压铸缸体出现硬质点的原因进行了分析.结果表明:由于氮气纯度较低、铝液不纯净、未及时扒渣,造成杂质进入铝合金压铸型腔后形成硬质点,从而在机加工时出现打刀现象.最后提出了相应的改进措施%Hard spots were found in the die cast cylinder block of ADC12 aluminum alloy.The knife phenomenon appeared during machining and the product formed the micro cracks.The causes of hard spots in ADC1 2 aluminum alloy die casting cylinder block were analyzed by methods of hardness testing,composition analysis,metallographicexamination,scanning electron microscopy and energy spectrum analysis.The results show that the hard spots formed after the impurities enter into the die casting cylinder block of the aluminum alloy,cause by low purity of nitrogen,aluminum water,and not slagging intime.Therefore,the knife phenomenon appeared duringmachining.Finally,the corresponding improvement measures are presented.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2018(054)005【总页数】4页(P339-342)【关键词】ADC12铝合金;硬质点;压铸缸体【作者】印小松;刘宏庆;柯研;康忠臣【作者单位】重庆秦安铸造有限公司,重庆402247;重庆秦安铸造有限公司,重庆402247;重庆秦安铸造有限公司,重庆402247;重庆秦安铸造有限公司,重庆402247【正文语种】中文【中图分类】TG146.1汽车发动机缸体以前多采用传统灰铸铁材料砂型铸造，具有缸体质量大、制造过程对环境污染大等缺点。
ZL101铸造铝合金硅的光谱分析方法研究
ZL101铸造铝合金硅的光谱分析方法研究摘要：随着新技术的采用，定量分析的线性范围变宽，使高低含量不同的元素可同时测定。
还可以进行微区分析。
本文针对影响铸造铝合金光谱分析质量的关键问题：Si元素的分析结果不稳定、准确度不高，通过分析优化，利用自制的随炉控样，在贝尔德DV5型光谱仪上成功地完成了该合金的光谱分析方法试验工作；并完善了该合金的光电直读分析方法，使分析结果更加准确可靠及稳定。
关键词：分析优化随炉控样稳定0 引言ZL101是亚共晶铸造铝合金，属于高合金化的Al-Si-Mg系合金，具有密度小、强度高、耐腐蚀及铸造性能好等特点，广泛的应用于制造行业中。
中航工业洪都制造工程部为适应生产，加大了该合金的铸造量，但现有的分析方法在分析过程中存在分析结果准确度不高，而且分析结果不稳定。
为了配合生产，准确快速的分析出结果，我们在美国贝尔德DV5型直读光谱仪上进行了方法试验，发现了影响该合金分析质量的关键性问题是：Si元素的分析结果不稳定，分析准确度不高；而硅元素可以改善合金的流动性，降低热裂倾向，减少疏松，提高气密性，对材料的性能起着重要作用。
针对上述问题，根据以往的分析经验，制定措施，通过一系列优化试验，有效的解决了该关键性问题，大大提高了分析准确度和稳定性，证明该方法准确可靠，重现性好，分析速度快，完全满足生产实际需要。
1 光谱分析方法的特点（1）分析速度较快原子发射光谱用于炼钢炉前的分析，可在l～2分钟内，同时给出二十多种元素的分析结果。
（2）操作简便有些样品不经任何化学处理，即可直接进行光谱分析，采用计算机技术，有时只需按一下键盘即可自动进行分析、数据处理和打印出分析结果。
在毒剂报警、大气污染检测等方面，采用分子光谱法遥测，不需采集样品，在数秒钟内，便可发出警报或检测出污染程度。
（3）不需纯样品只需利用已知谱图，即可进行光谱定性分析。
这是光谱分析一个十分突出的优点。
（4）可同时测定多种元素或化合物省去复杂的分离操作。
几种铸造铝合金的铸造性能、力学性能及耐蚀性
E 640～612
4. 4
1. 4
646
12. 5
1) 为未出现裂纹
212 耐蚀性 21211 盐雾喷射腐蚀 从 4 种试样 A ( ZL101) 、C、D ( ZL301) 及 E 盐雾腐蚀试验后表面状况可以看出 :C 及 D 均可见明显的局部腐蚀 (点蚀) ,且程度相当 。A 抗 腐蚀性差 ,以均匀腐蚀为主 。E 合金表面未见明显局 部腐蚀痕迹 ,只是表面由原来亮灰色变为暗灰色 ,表现 很好的耐蚀性 。E 合金表现的优良耐蚀性与其构成成 分有关 。其中镁和硅为主要合金元素 , 生成强化相 Mg2 Si 。锰的加入减少铁的有害影响 ,增大合金元素的
表 1 试验合金成分及其力学性能
化学成分 (质量分数P%)
力学性能
编 号
Si Mg Mn Cr Zn Ti Al δ6PMPa δ5P %
A( ZL101) 7. 1 0. 30
余 216
4. 8
B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6. 50
0. 08 余 231
5. 0
C
8. 58
1. 40 0. 07 余 280
6. 1
D( ZL301)
测定了砂型浇注试棒在 T4 态下的拉伸强度及延
伸率 。试样尺寸为P○20 mm ×180 mm ,平行试样 3 根 。
耐蚀性能测试采用中性盐雾试验 ,按 GJB4. 11283 的《舰船电子设备环境试验盐雾试验》进行 。采用间歇 喷雾方法 ,即连续喷雾 8 h ,停 16 h ,总计 24 h 为一周 期 ,共 24 周期 。应力腐蚀是采用恒伸长速率试验法 (CERT) , 拉伸实验在 Instron8032 型电子拉伸机上进
摘 要 : 研究了 5 种铸造铝合金的铸造性能 、力学性能及耐蚀性 。5 种铸造铝合金分别为铝硅系的 A ( ZL101 , Al2711 %Si2013 %Mg) ,铝 镁 系 的 B (Al26150 %Mg20128 % Ti) 、C (Al28158 %Mg2114 % Zn20107 % Ti) 、D ( ZL301 , Al2 1010 %Mg20109 %Ti) 及新近研制开发的低镁低硅铝合金 E(Al2215 %Si2211 %Mg2018 %Mn2012 %Cr) 。结果表明 , 5 种铝合金具有良好的力学性能 。合金 A 铸造性能较好 ,耐蚀性差 。合金 B 、C、D 耐蚀性好 ,但铸造性 、抗应力 腐蚀性能差 。低镁低硅的铝合金 E 具有极好耐蚀性及其它综合性能 。 关键词 : 铝合金 ; 铸造性能 ; 力学性能 ; 耐蚀性 ; 应力腐蚀
铝压铸件中的硬质点及非金属夹杂物
2. 3 MgO Al2O3 化合物
图4 硬质点处折叠膜片状 Al2O3 夹杂物 × 400
在硬质点处还发现有少量富 Mg 化合物 ,如图 6 上 部的深色多边形颗粒 , 其微区成分分析结果为 : w (Mg) = 22. 36 % , w (Al) = 73. 19 % , w ( Si) = 3. 38 % ( 氧量未计 入 ) ,可知它们是 MgO Al2 O3 化合物 。
间的反应而在炉壁上形成的结瘤物 。目前所用耐火炉 衬中常含有较多的 SiO2 , 按热力学反应 ,SiO2 在高温下 有可能与铝液发生反应 [ 4～5 ] ,最后生成 Al2 O3 x SiO2 复 合氧化物 ,在炉壁上形成结瘤 。对炉壁上结瘤物所用的 X 光 结构 分 析 证 实了 其 中 含 有相 当 数 量 的硅 酸 铝 (Al2O3 xSiO2 ) ,见图 7 。
( 上接第 87 页)
( 原载 2000 年第 5 期 )
铝夹杂物通常是二者的混合物 , 对炉壁所附氧化渣的 X 光结构分析结果证实了这一点 ( 见图 7) 。
淋雨受潮而在表面产生较厚的腐蚀层以至将大量气体 和氧化铝夹杂物带入铝液 。 (2) 小块铝料表面积大 , 带入的氧化夹杂物多 , 不 能直接加入用作炉料 。 (3) 铝液转注时应注意液流的平稳流动 ,防止铝液 的飞溅 ,并应尽可能减少转位的次数。 (4) 选用高 Al2 O3 含量的耐火炉衬材料 , 防止铝液 与耐火炉衬间的反应而产生大量结渣 ,并按时清理炉壁 的残渣 。 (5) 采用旋转转子法 ( RID) 吹氮或喷射熔剂法 ( FI)
压铸合金及工艺
特种铸造及有色合金 2002 年压铸专刊
3 Ξ
铝压铸件中的硬质点及非金属夹杂物
上 海 交 通 大 学 陆树荪ΞΞ 乐书华 张少宗 印 飞 王国祥 上海汽车有色铸造总厂 戴国定
铝合金铸造工艺考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.下列哪种方法不属于铝合金铸造的常用铸造方法？（）
A.砂型铸造
1. ABD
2. ABC
3. AD
4. ABD
5. AB
6. ABC
7. ABC
8. ABC
9. ABC
10. ABC
11. ABC
12. ABCD
13. ABCD
14. ABC
15. ABC
16. ABCD
17. ABC
18. ABCD
19. ABCD
20. ABCD
三、填空题
1.氩气
2.高
3. 100
C.降低铸造速度
D.提高铸造温度
6.哪些因素会导致铝合金铸件出现夹渣缺陷？（）
A.熔炼过程中未充分搅拌
B.熔体中含气量过高
C.铸造温度不适宜
D.模具温度过高
7.以下哪些铝合金适用于砂型铸造？（）
A. Al-Si系
B. Al-Mg系
C. Al-Cu系
D. Al-Zn系
8.以下哪些是铝合金铸件热处理的目的？（）
A.铸件表面出现氧化皮
B.铸件内部出现缩孔
C.铸件尺寸偏差
D.铸件表面粗糙
13.下列哪个因素会影响铝合金熔炼过程中的熔体温度？（）
A.铝合金成分
B.熔炼设备
C.环境温度
D.铸造工艺
14.下列哪种方法可以提高铝合金铸件的表面质量？（）
铁含量对压铸铝合金力学性能的影响
铁含量对压铸铝合金力学性能的影响摘要：铝合金压铸过程中，除了铁素体会消耗一部分合金元素外，还会发生一些化学反应。
在生成第二相的同时，还会生成一些新的化合物。
这些化合物在压铸过程中不仅会对合金的强度产生一定的影响，还会对压铸件的耐蚀性产生不利的影响。
因此，在合金中添加铁元素可以有效地细化合金晶粒，提高合金的力学性能。
在铝合金中添加铁元素可以明显地提高铝合金的强度、塑性和耐蚀性，但对其力学性能和耐蚀性有较大的影响。
因此，需要在不改变铝合金基体组织和化学成分的前提下，合理选择铁元素含量来改善铝合金压铸件的力学性能和耐蚀性。
关键词：铁；压铸铝合金；机械性能；铁含量；强度前言：压铸技术具有许多独特的优点，在改善有色金属合金铸件的精度、生产效率和表面质量上具有很大的优越性。
众所周知，为了提高金属材料的力学性能，通常会在压铸铝合金中添加中铁，然而，由于铁的存在，一方面可以阻止模具粘结，另一方面又会导致材料的延展性和冲击韧度下降，所以，需要对其进行严格的控制。
1细化晶粒由于合金元素对晶粒细化有一定的影响，因此可以在不改变铝合金基体组织的前提下，适当降低合金中铁的含量来达到细化合金晶粒的目的。
当铁的含量为0.1%~0.25%时，可以显著地提高合金的力学性能。
同时，当铁的含量为0.20%~0.25%时，合金具有更好的机械性能，尤其是在硬度和耐磨性方面。
实验结果表明：当铁元素的含量为0.1%时，铝合金具有最佳性能；当铁元素含量为0.15%~0.25%时，铝合金具有最好性能；当铁元素含量为0.15%~0.25%时，合金具有最佳机械性能；当铁元素含量为0.20%~0.25%时，合金具有最好力学性能。
2细化铸造裂纹合金中添加铁元素可以提高铝液的流动性，从而使铝液更容易通过压铸件的凝固区域，同时铁元素可以与铝相结合形成FeAl3,FeAl3可以起到细化晶粒的作用。
因为颗粒状的FeAl3在合金中会阻碍铝液和型壳的接触，从而降低铝液的流动性，使得铝液更容易通过凝固区域，因此降低了铝液在凝固区域的过冷度，提高了铝液在凝固过程中的流动性，从而改善了铝合金压铸件的组织结构和力学性能。
硼对A356铸造铝合金铁相形貌的影响及相图分析
硼对A356铸造铝合金铁相形貌的影响及相图分析刘涛;于智宏;赵建华;谭力【摘要】利用Thermo-calc软件计算Al-Si-Mg-Fe-B系垂直截面相图,分析加入不同硼含量的A356铝合金析出相变化.金相分析表明,当w(B)=0.04％时,改善合金中铁相形貌效果最佳.相图计算表明,在平衡状态下随着硼含量的增加,铁在共晶体中的溶解度增加,共晶点温度升高,硼能明显影响铁在铝基体中的存在形式和分布状态,改变硼含量能影响铁化合物的析出形态,为重力沉降除铁提供了必要条件.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2014(042)001【总页数】5页(P25-29)【关键词】A356铝合金;相图分析;铁相;组织形貌【作者】刘涛;于智宏;赵建华;谭力【作者单位】重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400045;河南机电高等专科学校,河南新乡453003;河南机电高等专科学校,河南新乡453003;重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400045;重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400045【正文语种】中文【中图分类】TG174.4A356(Al-7Si-0.4Mg)铝合金因其优良的铸造性能、热处理性能和力学性能在汽车和摩托车制造行业得到广泛应用［1-4］。
在A356铝合金的生产过程中必须严格控制原料成分、尤其是铁等有害元素的含量。
铁相在提高铝合金硬度的同时，也降低了塑韧性。
研究表明［5］，针状的β-Fe相对合金力学性能有害，铁相以汉字状形式存在时其有害作用就不明显。
β-Fe相的增加降低铝-硅合金的塑性和耐蚀性。
故要严格控制或减少β-Fe的含量。
在铁相控制上，有关硼元素进行处理的研究比较少，王桂芹［6］等发现在纯铝中加入硼，在杂质元素与硼化物沉积物中存在铁相，且在加硼处理后基体中铁质量分数从0.0887%下降到了0.052%，但研究未能确定硼与铁形成了何种物相。
上述结果表明，利用硼化物熔剂去除铝熔体中的铁是完全可行的。
流变铸造不同铁含量过共晶Al-Si合金在干摩擦条件下的磨损行为
流变铸造不同铁含量过共晶Al-Si合金在干摩擦条件下的磨损行为林冲;吴树森;吕书林;曾劲彪;安萍【期刊名称】《中国有色金属学报（英文版）》【年(卷),期】2016(026)003【摘要】研究了铁含量对通过流杂化过程产生的过度晶体Al-17Si-2Cu-1Ni合金磨损行为的影响。
使用销磁盘磨损测试仪进行干滑动磨损试验。
结果表明，在相同施加的载荷下，涡流合金的磨损率低于通过常规铸造工艺生产的合金的磨损率。
细颗粒状δ-Al4（Fe，Mn）Si2和多元α-Al15（Fe，Mn）3SI2阶段有助于改善籽粒合金的耐磨性。
随着细Fe含量的体积分数增加，涡流合金的磨损率降低。
此外，涡流合金的磨损率随着50至200n的施加负荷的增加而增加。
对于具有3％Fe的籽毛合金，氧化磨损是低施加负荷（50n）的主要机制。
在较高的施加载荷时，分层和氧化磨损的组合是主要的磨损机制。
％研铁销量对铸造过共晶al-17si-2cu-1ni合金在干摩擦干摩擦下行为的。
磨损测试是在销 - 盘式摩擦磨损磨损试验机上行行的。
结果结果明，在同等载荷下，流变铸造合金试样比传统力金属铸造试样小。
细小颗粒状δ-al4（fe，mn）si2相和多重形状α-al15（Fe，Mn）3si2相有厚度高度变铸造铸造合金的耐磨性。
随着细小富铁相体系分数的放加，流变流变合金试样的磨损率小。
户外，随着随着从50位大大至200，流变铸造合金试样的磨损率大大。
对于含3％fe的流变合金，在低低（50 n）时，磨损机制以以化磨损为主;在高级时，磨损机制以以化磨损和剥层磨损的综合作用。
【总页数】11页(P665-675)【作者】林冲;吴树森;吕书林;曾劲彪;安萍【作者单位】华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉 430074;武汉工程大学机电工程学院，武汉430073;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉 430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉 430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉 430074【正文语种】中文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
铝土矿中铝、铁和硅有价组分的综合利用研究
其它
0.20
该铝土矿中的铝大多以三水铝石形式存在，
部分铝以高岭土的形式存在。大部分硅以石英形
式存在，铁则以针铁矿形式存在。铝土矿呈不规
则形状，颗粒不均匀。
2工艺流程
焙烧过程中通过向反应体系中添加低温助剂 硫酸鞍，使铝土矿的结构在较低温度下得以破坏。 焙烧后矿石中三水铝石和高岭土等含铝组分转变为 硫酸铝鞍，针铁矿等含铁组分转变为硫酸铁鞍，石 英等含硅组分不参加反应。水浸焙烧熟料过程中， 水溶性物质硫酸铝鞍及硫酸铁鞍进入溶液中，过滤 分离，不溶性的二氧化硅在滤渣中富集。通过向滤 液中滴加碳酸鞍溶液，利用不同金属的溶度积的不 同，调节反应体系pH值，使铁和铝组分分别以氢 氧化铁和氢氧化铝的形式沉淀析出，再经锻烧得到 氧化铁和氧化铝产品。脱除铁铝后的溶液经蒸发结 晶得到的硫酸鞍，可作为原料循环使用。铝土矿中 铝、铁和硅综合利用工艺流程见图1。
(A/S=2.0 - 2.2),三者之和占铝土矿总质量的 96.92%,具有综合利用价值。
收稿日期：2018-04-14;改回日期：2018-05-18 基金项目：辽宁省博士启动基金资助项目(20170520067) 作者简介：刘佳園(1987-),女，讲师，主要从事钾长石矿、铝土矿、粉煤灰、红土镰矿等矿物资源综合利用研究。 通讯简介：常龙娇(1985-),女，讲师。
第4期 2019年8月
矿产综合利用
Multipurpose Utilization of Mineral Resources
・87・
铝土矿中铝、铁和硅有价组分的综合利用研究
刘佳囱“，曹诗圆蔦程颖1,黄建帝蔦常龙娇
(1渤海大学化学化工学院，辽宁锦州121013； 2辽宁硅材料工程技术研究中心，辽宁 锦州121013)
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1 引言
室温时, 铁在铝中的溶解度很少。在铸造铝合 金中, 铁含量一般在 0. 2% ~ 1. 0% 的范围内, 因此, 大部分铁通常以化合物形态存在。最常见的针状化 合物形态如 F eA l3, Fe2Si2A l9 或称 T 2 相等, 它们随 着铸件截面的增厚, 铸造冷却速度的递降, 可以长得 非常粗大; 反之在薄壁的压铸件中由于结晶凝固速 度快, 铁相呈细小高密度针状形态分布。它们割裂 了金属基体的连续性, 使力学性能严重恶化。因此,
上述情 况说明, 铝锭 存在偏析, 结果判定 不合 格, 该炉铝锭必须进行重新熔炼。根据文献[ 1, 3] , 球状多 面体 铁相 ( FeM n) 3Si2A l15 的结 晶温 度是 在 649 以下至共晶温度 564 这一范围内。可以推 断该炉所以出现偏析是因熔炼温度偏低, 特别是出 炉时合金液的温度可能已接近 650 , 自出口至注 入锭模又有一段约 4m 的距离, 温度进一步下降, 球
like, w hich deteror ates the alloys mechanical properties. T o add a propriety ratio of manganese will neutralize the harmful effect of the iron, change it to the shape of chinese characters, fishbone, flower and globate polyhedr on. W e herew ith dissertate the configuration of ( F eM n) 3Si2Al15, the globate polyhedron, w hich is in the alloys of Zl108 and YL 113, and make out the segr eg atio n we think that the compound hasa high hardness, and brings mo re difficulty to machine finishing, and so for th we should distribute it as wel-l pr oportioned as possible and lessen t he quantity. T her efore, when the content of iron and manganese is on the hig h side, we may adopt some simple technolo gic method to decrease the content of the Fe- M n to a reasonable amount, make the ( F eM n) 3 Si2Al15 phase as less as possible.
Fig . 1 M icr ostructur e of YL 113 thin- wall die- casting Etched w ith 20% sulphuric- acid aqueous so lution
球状多面体铁相结晶长大历程如图 2 所示, 这 是从 ZL 108 试样的不同视场拍摄到的。这些图片 说明球状多面体铁相在切面上是由晶芽形成的六条 一次晶轴, 后被二次晶轴所填满的长大过程, 在空间 即为球状多面体。同时还可看到很多 田 字形相。 图 3 是偏析区的显微组织, 图 4 是比较典型的 田 字形照片, 刚劲有力。其成长过程如图 3 中箭头所 指依次由晶芽形成的 十 字形一次晶轴, 在 十 字 形晶轴的端部垂直长出二次晶轴, 最终封闭成 田 字形, 在空间它是立方体。
球状多面体和立方体是两种主要的形态特征, 除此还有切面是三角形、五边形的等等, 我们统称它 们为球状多面体。这些相未侵蚀时, 抛光面呈亮灰 色, 较初生硅明亮, 经 1g 氢氧化钠+ 100m l 水溶液 侵蚀后呈蓝色。经 20% 硫酸水溶液浅侵蚀后, 田
( c) 图 2 球状多面体铁相结晶长大历程 250
182
图 5 铝锭光谱分析部位示意图 Fig. 5 Schematic diagr am of the positio n of ingot
alumimum for spectrogr aphic analysis
取样检查金相组织, 铝锭中部球状多面体铁相 ( FeM n) 3Si2A l15 群集 ( 见图 6) , 底部 相对少而 分散 ( 见图 7) , 上部近表面处则很难寻觅。
表 1 铝锭不同部位的化学成分( 质量分数) 测定结果
T ab. 1 Chemical composition analysis results of different posit ion of ingot alumimum ( percentage in mass) %
取样位置 S i Fe Cu Mn Mg Cr
Ni Zn
上 10. 64 0. 675 2. 25 0. 216 0. 156 0. 0117 0. 127 0. 466
中 10. 55 1. 19 2. 21 0. 553 0. 154 0. 0359 0. 130 0. 442
下 10. 89 0. 84 2. 34 0. 292 0. 165 0. 0166 0. 132 0. 462
181
蔡勖 勤: 铝硅系铸造铝合金中的铁相
图 3 ZL 108 偏析区的显微组 织( 未侵蚀) 100 Fig . 3 M icrostructure of ZL108 segregation, not etched
鉴于我们测定的热分析曲线结果和金相组织形 态与文献[ 1] 吻合, 因此, 这种球状多面体铁相应该 就是( FeMn) 3Si2A l15。同时可把该相 与汉字状、鱼 骨状、花卉状铁相( FeM n) 3SiA l12区别开来。
图 4 典型的 田 字形照片 270 20% 硫酸水溶液侵蚀
Fig. 4 T ypical photograph of shape 田 Etched w ith 20% suphuric- acid aqueous solution
侵蚀, 颜色不变。 根据文献[ 1] A-l S-i M n- Fe 四元系相图和给出的
蔡勖 勤: 铝硅系铸造铝合金中的铁相
例讨论铁相的另一种形态 成及其相关问题。
球状多面体铁相的形
2 ZL108 和 YL113( ADC12) 合金中的球状 多面体铁相
在铸造铝合金实际生产中, 追求低铁含量将会
导致生产成本的提高。在 ZL 108 和 YL113 合金铝
锭中, 一般铁含量在 0. 6% ~ 0. 8% 之间, 由于熔炼
( Fro m X ing yue Group Co LT D. , Zhejinag 321307, China)
Abstract: T he iron existed in casting aluminum alloys usually appears in the micr ostructur e by the shape of needle-
用铁坩埚和使用铁质工具, 铁会被熔蚀以及回炉废
旧料中铁带入等等, 使合金增铁, 因此铁含量会更高
些, 只要合金中配以相应比例的锰, 金相组织中就会
( a)
出现如图 1 所示的球状多面体铁相化合物。如果铁
锰配比恰当, 针状铁相会全部消失变为球状多面体
铁相( 本文不涉及变质处理) 。
( b)
图 1 Y L113 薄壁压铸件的组织 250 20% 硫酸水溶液侵蚀
汉字状、鱼骨状、花卉状等铁相 ( F eM n) 3SiAl12 或 Fe3SiA l12即 T 1 相结晶形态在各种有关书刊和金 相图谱中已为大家所熟悉, 本文根据作者长期的生 产实 践, 以 ZL108 ( GB/ T 1173 - 1995) 和 YL 113 ( GB/ T 15115- 1994) ( JIS42212ADC12) 两种合金为
反应温 度和反应 过程, 该相可能 是由 ( F eM n) Al6, F eA l3, F e2SiA l8 或 F eSiA l5 与合金溶液通过包晶反
应形成的( FeM n) 3Si2Al15相。在铝硅系合 金中, 当 锰铁总量在 0. 8% 以上时, 也可直接从液体中呈一 次晶多面体析出。文献[ 2] 也有相似的论述( 只是未 见相应的金相图片) , 认为它是( FeM n) 3SiA l12初生 晶体, 并呈六方 小粒状( 虽 然其化合物为立方 体) 。 我们[ 3] 也曾用扫描电镜对该相作电子探针点分析, 确定该相含有铝、铁、锰、硅和少量铜, 同时也做了 X 衍射相分析, 证明上述各种形态的偏析相同属一种 化合物, 但是一些重要数据查不出相应的衍射卡片, 最终无法确定是何种化合物。
以中 和 铁 的 有 害 作 用, 使 之 改 变 成 为 汉 字 状、鱼 骨 状、花 卉 状 和 球 状 多 面 体 形 态。 但 ( FeM n) 3Si2A l15球状多面体, 因硬度高, 给机械加工带来困难, 应使之尽可能均匀分布且数量要少。 当铁锰含量偏高时, 可采用简单的工艺方法将铁锰含量降至适当的水平, 使( FeMn) 3Si2Al15相尽可 能少。
20% 硫 酸水溶液侵蚀 F ig. 2 Gr owthing history of crystal of globate
polyhedron iron phase Etched with 20% sulphuric- acid aqueous solut ion
字形相出现 经脉 ( 图 4) , 多边形相出现 台阶 ( 图 1 和图 2c) ; 经深侵蚀后( 65 侵蚀 30~ 40s) , 这些相 被溶去呈黑色。不管是多边形相还是 田 字形相, 上述几种试剂的侵蚀结果均相同, 而初生硅则不被