2)浸入法铸造浸入法是将铁模浸人水内的一种铸造方法,其主要优点为:铸锭中的熔剂和夹杂物很少或没有;不存在成分上的区域偏析;铸锭的力学性能较好; 铸锭中不存在裂纹;安全可靠,铸造时熔体不易氧化和燃烧浸入法的主要缺点为: (a)铸锭上下部位的力学性能存在差异;(b)沿铸锭高度方向存在宏观偏析;(c)由于所用铸模锥度较大,且需切除铸锭的底部和保温帽,造成废料较多3)半连续铸造半连续铸造是目前工业化生产镁合金轧制扁锭的主要方法,这种方法具有很多优点,如铸锭的结晶组织细密均匀, 不存在缩孔和疏松及易实现机械化和自动化生产等半连续铸造法的主要缺点为: (a)铸锭中心可能混入熔剂和非金属夹杂;(b)铸锭内通常存在内应力,当内应力足够大时,可能导致出现裂纹;(c)熔体容易氧化和着火,因此在熔铸时应加以特别注意镁合金铸锭中的常见缺陷包括锰偏析、冷隔、氧化夹杂与熔剂夹杂、裂纹及晶粒粗大等,它们对产品质量的影响如表5—35 所示表5-35 镁合金铸锭缺陷对产品质量的影响序号缺陷对产品质量的影响1 锰偏析是造成MBl ,MB2 MB3 和 MB8 合金薄板废品的主要原因之一,占薄板废品总量的50%左右2 冷隔引起热轧板表面裂纹,甚至导致整个铸锭开裂。
这种缺陷主要是浇注不当或铣面量不够造成的3 氧化夹杂和熔剂夹杂往往在板材很薄时才能暴露,将降低产品的力学性能和耐腐蚀性能4铸锭裂纹导致开坯或热轧时铸锭开裂5铸锭晶粒粗大在热轧时会产生严重的裂边和表面裂纹,降低成品率5.4.1.2 铸锭加热镁合金铸锭特别是含铝量较高的合金锭坯,在轧制前需进行均匀化处理,以减小或消除成分偏析、提高锭坯的塑性成形能力均匀化处理的温度范围为643—703K,时间一般为8 一 12h 以上 (可根据温度进行适当调整)表 5—36 给出了几种常见镁合金的均匀化处理制度AM60 镁合金均匀化处理前后的组织如图5—78 所示 24l 表 5—36 镁合金铸锭均匀化处理制度、?合金牌号铸锭尺寸/mm 均匀化温度, K 保温时间h冷却条件MB2MB3MBl5165X730165大 730120X540693~1068311U643~)014~2414~248一]!空冷空冷空冷图5—78AM60 合金的微观组织[dlJ(aJ 铸锭;(b)铸锭 723K,30min 固溶处理后为防止加热时发生燃烧,装炉前应仔细清除锭坯上的所有细屑与杂质,在673K 以上加热时这一点尤为重要一炉内只能装同一种牌号的合金,不能与铝合金混装,也不要和Pb、Cd和 Zn 等金属接触,以避免形成合金、熔点降低而引起燃烧。
锭坯应在炉膛内排列整齐,以利于热空气循环和加热的均匀性镁合金铸锭均匀化处理时一般使用热空气循环炉,可采用电阻或燃气加热加热时应保证空气循环速度,最好能达到40 次/ rain 或更快些,炉内温差以不超过± 6K 为佳为严格控制炉膛温度和锭坯温度,可采用以下三种监控方式①用热电偶探测炉膛内热空气温度该系统由热电偶和记录控制器两部分组成,可以控制加热源释放的热量 ②用热电偶监控炉内锭坯温度监测系统由一个热电偶和一个温度显示装置组成,并与报警装置相连,可有效防止铸锭过热或过烧③安全装置由位于加热炉顶部的热电偶和控制开关的控制器组成一旦炉内温度或锭坯温度超过设定温度,就可以及时切断热源,使温度保持稳定加热温度在673K 以下时,可将铸锭直接置于热空气炉中而无需保护气体但随着温度的进一步升高,镁合金氧化速度急剧增加因此当加热温度在673K 以上时,一般需加保护性气体常用的保护气体包括SE6、COz、SOz,S()!的浓度大于0.5%即有很好的保护效果;C02 浓度在 3%以上时可防止强烈氧化242 5.4.1.3 热寻乙尽管镁合金冷加32,性能较差,但在热态下大部分镁合金都具有较好的轧制性能热轧时的道次压下量通常控制在10%一 25%,加热一次后可多道次轧制。
但用不带加热装置的轧辊进行单板轧制时,轧板温度会下降,此时需重新加热以保证轧制温度镁合金板材的热轧多采用二辊轧机,大批量生产时则常用3 辊或 4 辊轧机 为了降低轧制力并改善板材性能,轧制时通常需使用润滑剂,可将含2%(质量 )的凋水油均匀地喷涂于加热的轧辊表面在粗轧时为了防止粘辊,可用猪油、石蜡、硼氮化合物或石墨+四氯化碳溶液作为润滑剂 5.4. 1.4 卷绕为了便于加工和运输,板材通常需进行卷绕镁合金板材卷绕时,外侧表面受拉应力作用,内侧表面则受压应力作用镁合金受压应力时容易产生孪晶,即使在压应力很小的情况下也能形成带状孪晶在再结晶温度以上轧制时,这种带状孪晶的存在会导致晶粒在应力作用下的异常长大具有孪晶带和粗大晶粒组织的镁合金板材,在热轧和冷轧过程中的变形均十分困难,而且重新加热也不能细化晶粒因此镁合金板材卷绕时,板卷半径不能过小,板材硬度也不能太高图5—79、图 5—80 分别为AZ3lH镁合金热轧板、温轧板卷绕材,图5— 8]为 50pm<110mm 镁合金卷绕箔材图5—79AZ31B 镁合金热轧板卷绕材川图5-80AZ31B 镁合金温轧板卷绕des]5.4.1.5 冷寻乙镁合金板材的冷轧能力取决于合金成分及热轧工艺和热轧板组织。
为防止轧制时板材歼裂,应严格控制道次压下量及冷轧总变形量通常AZ3l 的冷轧总变形量可达16%,而 MAl 镁合金的冷轧总变形量则可达 50%以上 (很多铝合金的冷轧道次变形量可达50%,总变形量可达98%以上 )对合金化程度较高的难变形镁合金,图5-8150pm<110mm 镁合金卷绕箔材[¨ 243 可采用温轧的方法成形,即将轧制开轧温度控制在503K 左右 当压下量为25%时, 轧后板材温度约为423—433K,在卷绕前需将其冷却至393K 以下大部分镁合金对冷加工硬化很敏感, 对冷轧板材进行不同程度的中间退火或成品退火,可改善其冷变形能力,并获得不同状态和性能的制品5.4.1.6 双辊铸轧双辊铸轧技术是冶金及材料领域内的一项前沿技术,它是以两个逆向旋转的轧辊作为结晶器,将熔融状态下的金属液体浇人铸辊和侧封板围成的熔池中, 直接铸轧成薄带的新工艺该工艺是金属凝固和轧制变形的有机统一,即液态金属在结晶凝固的同时承受塑性变形,在很短的时间内完成从液态金属到固态薄带的全部过程,取消了传统的热轧工序双辊铸轧薄带的工艺过程如图5—82 所示 铸轧工艺的显著特点是:简化生产工艺,缩短生产周期,节约能源,减少设备投资,降低生产成本,同时铸轧出的薄带可得到理想的微观组织和良好的力学性能。
双辊铸轧技术在钢铁和铝行业已经得到了成功的应用李铮等[‘2)尝试了变形镁合金薄带的铸轧成形,并获得成功通过实验获得了 l 一 3mm 不同厚度的AZ31 薄板,且组织性能优良 ;5.4.1.7 矫直矫直是镁合金板材加工的一道重要工序,能有效改善冷轧板板形,提高板面光洁度,并在一定程度上调整板材的力学性能镁合金轧制板材一般采用辊式矫直机进行矫平(图 5—83),其实质是一种小变形量 (1%左右 )的二次冷轧或精轧 ·图 5-82 双辊铸轧薄带的工艺过程示意图c42)图 5-83镁合金板材辊式矫直示意图[s]矫直时由于反复弯曲,板材表面交替承受压应力,会在镁合金内产生孪晶 孪晶在板材的内外表面均可形成,但主要是在外表面一般可通过调整变形量和施加的应力大小来控制孪晶带的形成为了抑制孪晶的形成,也可牺牲部分强度,采用下述方法对镁合金薄板材进行矫直:将镁板置于两块钢板之间,整体加热到一定温度后,在钢板表面施加0 45MPa 左右的压力并保压约30min加热温度根据合金牌号而定,通常AZ31 合金的加热温度为423K 左右,而AMl 合金的加热温度则需约473K值得注意的是用该法对镁合金板材进行矫直时,会对材料的力学性能产生一定的影响,即伸长率提高, 而强度略有下降。
同时由于整个矫直过程都是在加热情况下进行,板内不存在残余应力,故能有效提高板材244 。