活塞鋁合金綜合性能的研究

1、設(shè)計(jì)型綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：活塞鋁合金綜合性能的研究學(xué) 校：學(xué) 院：材料與化工學(xué)院專 業(yè)：金屬材料工程班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：姓 名：實(shí)驗(yàn)組員：指導(dǎo)老師實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2016.08.312016.10.15 摘要：活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，時(shí)其關(guān)鍵零部件z-o由于活塞工作條件惡劣，所 以對(duì)具性能要求很高。鑄造鋁硅合金具有良好的綜合性能，故本課題以鋁硅合金 為基礎(chǔ)做了兩組對(duì)照試驗(yàn)：一組是對(duì)澆注成型的試樣進(jìn)行金相分析，另一組吋對(duì) 固溶時(shí)效處理后的試樣進(jìn)行金相顯微分析，并對(duì)比兩組金相組織。第一組未精煉 的試樣組織英鑄造組織缺陷多而明顯，精煉后的使用組織由于鑄型的預(yù)熱和澆注 溫度的提高，缺陷鑄件減少，且有明顯的cua12&

2、gt; alsi等相。固溶時(shí)效處理過(guò)程 中爐溫過(guò)高，導(dǎo)致了試樣過(guò)燒。關(guān)鍵詞：活塞；鋁硅合金；固溶吋效；過(guò)燒abstract:as one of the important components, a pistons is the hurt of automobile engine. the high demand of pistons was due to abominable operating conditions. the nice combination property was provided with casting alsi alloy, and there are two g

3、roups of control experiment was based on alsi alloy in project:one to metallographic analysis with contact molding sample and another to observe metallographic structure with the specimen was be solid solution and aging. there are many obvious cas ting dcfec t of sample st rue turc wasn' t refin

4、ed in the firs t group. the defect decreases with the inareasing pouring temperature, of sample structure after the refine, and the phase of cua12> al2si was apparent. oversintering was leaded to higher furnace temperature in the solid solution and aging.keywords:pistons;al-si alloy;solid solutio

5、n and aging;ovcrsintcring目錄緒論11 選題111選題背景和目的112課題的研究?jī)?nèi)容12. 活塞鋁合金概述22.1鋁合金概述22.2活塞簡(jiǎn)述22.2. 1活塞定義22. 2. 2活塞工作條件22. 2. 3活塞性能要求23. 鋁合金組成成分33. 1各合金元素對(duì)鋁合金的影響33. 2鋁合金爐料配比34. 鋁合金爐料熔煉44. 1澆注型腔選擇44.1.1選擇鑄造類型及原因44. 1.2腔內(nèi)涂料44. 2變質(zhì)劑44. 2. 1變質(zhì)劑選擇44.2.2變質(zhì)作用54. 3精煉劑54. 3. 1精煉劑選擇54. 3.2精煉作用54. 4爐料熔煉流程54. 5熔煉時(shí)注意要點(diǎn)65. 熱

6、處理65. 1熱處理概述65. 1. 1固溶處理75. 1.2時(shí)效處理75. 2熱處理的目的75. 3熱處理工藝選擇75. 4熱處理要點(diǎn)76. 金相制備86. 1制備過(guò)程86. 11金相試樣的截取86. 1.2試樣磨制86. 1. 3試樣拋光96.2金相組織96. 2. 1未經(jīng)熱處理的試樣96. 2. 2熱處理后的試樣11結(jié)論12參考文獻(xiàn)結(jié)束語(yǔ)緒論活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作中起到重要作用，時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵性零件。活塞作用是接受 爆炸氣體壓力，并作用于活塞銷，傳給連桿曲軸旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，高溫氣 體直接作用于活塞，氣體i舜時(shí)溫度高達(dá)2300°c,其頂部溫度達(dá)290-400°c,且溫

7、 度分布不均勻；發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)活塞頂部同吋承受著很大的壓力，此外活塞在氣缸 內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)線速度可達(dá)ll-16m/so在這種惡略的條件下工作，活塞承受著高溫、 高壓的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。因此活塞對(duì)于材料有著特殊的要求。國(guó)內(nèi)對(duì)于鑄造鋁合金活塞材料的研究主要集屮在對(duì)傳統(tǒng)的鋁硅合金的基體增 強(qiáng)上。在國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的鑄造鋁硅活塞合金的成分優(yōu)化和處理工藝的研究還沒(méi)有大突 破的情況下，科研工作者已在尋求新的途徑提高鑄造鋁合金的極限強(qiáng)度：(1) 基體增強(qiáng)提高鑄造鋁合金的機(jī)械性能；(2)配合適當(dāng)?shù)某尚凸に嚨玫捷^好的生 產(chǎn)效果。何例如氧化鋁、硅酸鋁和硼酸鋁短纖增強(qiáng)鋁合金活塞，都有很好的研究。 w也東南大學(xué)開(kāi)發(fā)出使用陶瓷纖維增

8、強(qiáng)鋁基復(fù)合材料活塞的發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞壽命得 到大幅度提高，并提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，減少油耗和降低排放。胸國(guó)外也在耐熱鋁合金上做了大量研究，美國(guó)航空航天局兩位華人科學(xué)家發(fā)明并 命名了一種名為msfc-398高強(qiáng)度耐高溫過(guò)共晶鋁硅合金材料，是非常適合生產(chǎn) 發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的材料，其常溫的抗拉強(qiáng)度比普通鋁活塞提高了 150%,高溫性能尤 為顯著；i同樣新型耐熱鋁合金發(fā)展也很迅速，即采用快速凝固技術(shù)所研發(fā)的， 例如，0 i) ncikow等采用高壓水霧化快速凝固的方法z制備了 al-fe-cc系列耐 熱鋁合金，所得的材料精力都極小，組織致密有很少缺陷，其室溫(25°c)和高 溫(300°c)抗拉強(qiáng)

9、度分別可達(dá)到500-550mpa> 270-300mpao1選題1.1選題背景和目的鑄造鋁硅合金在當(dāng)今汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用非常廣泛，但是鑄造鋁硅合金的力學(xué) 性能并不是太高，使其進(jìn)一步的推廣使用受到限制。航空、航天及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的 輕量化已經(jīng)成為世界研究的重要課題，輕量化可以節(jié)約能源，減少排氣量，降低 污染量。1.2課題的研究?jī)?nèi)容探究未熱處理和熱處理之后的力學(xué)性能變化，并觀察金相組織組成成分，能影 響力學(xué)性能的因素，還有熱處理z后的析出相對(duì)力學(xué)性能的影響，木次為探究熱 處理前后影響力學(xué)性能的原因提供金相組織所造成的影響。2 活塞鋁合金概述2. 1鋁合金概述鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類冇色金屬結(jié)構(gòu)

10、材料，鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣 泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，通常使用銅、鋅、鎰、硅、鎂等合金元素。鋁合金 密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有 優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用，使用量?jī)H次于鋼。其按加工 方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類，而鑄造鋁合金按化學(xué)成分可分為 鋁硅合金，鋁銅合金，鋁鎂合金，鋁鋅合金和鋁稀土合金，其中鋁硅合金又冇過(guò) 共晶硅鋁合金，共晶硅鋁合金，單共晶硅鋁合金，鑄造鋁合金在鑄態(tài)下使用。2. 2活塞簡(jiǎn)述2. 2. 1活塞定義活塞是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，承受交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，是發(fā)動(dòng)機(jī)中工 作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一?；钊姆N

11、類一般分為：柴油機(jī)活塞、汽油機(jī)活 塞、通用型活塞?；钊墓τ檬浅惺軞怏w壓力，并通過(guò)活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸 旋轉(zhuǎn)，活塞頂部還是燃燒室的組成部分。工作條件活塞在高溫。2. 2. 2活塞工作條件活塞在高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑不良的條件卜工作?；钊苯优c高溫氣體接 觸，瞬時(shí)溫度可達(dá)2500k以上，因此，受熱嚴(yán)重，而散熱條件又很差，所以活塞 工作吋溫度很高，頂部高達(dá)600700k,且溫度分布很不均勻;活塞頂部承受氣體 壓力很大，特別是作功行程壓力最大，汽油機(jī)高達(dá)35mpa,柴油機(jī)高達(dá)6"9mpa, 這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作用；活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度 （812m/s）往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且速

12、度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞 受到很大的附加載荷?；钊谶@種惡劣的條件下工作，會(huì)產(chǎn)生變形并加速磨損， 述會(huì)產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同吋受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。2. 2. 3活塞性能要求要冇足夠的強(qiáng)度、剛度、質(zhì)量小、重量輕，以保證最小慣性力。導(dǎo)熱性好、 耐高溫、高壓、腐蝕，有充分的散熱能力，受熱面積小?；钊c活塞壁間應(yīng)有較 小的摩擦系數(shù)。溫度變化時(shí)，尺寸、形狀變化耍小，和汽缸壁間要保持最小的間 隙。熱膨脹系數(shù)小，比重小，具冇較好的減磨性和熱強(qiáng)度。3.鋁合金組成成分3. 1各合金元素對(duì)鋁合金的影響(1) si si是改善流動(dòng)性能的主要成分。(合金的流動(dòng)性是指液體合金本身 的流動(dòng)能力

13、，是合金的鑄造性能之一，它與合金的成分、溫度、雜質(zhì)含量及其物 理性能有關(guān)。流動(dòng)性好，充填鑄型的能力強(qiáng)，良好的流動(dòng)性，有利于合金液良好 地充滿鑄型，以得到形狀、尺寸準(zhǔn)確、輪廓清晰的致密鑄件。)從共品到過(guò)共品 都能得到最好的流動(dòng)性。但結(jié)晶析出的硅易形成硬點(diǎn)，使切削性能變差。所以一 般都不讓它超過(guò)共晶點(diǎn)，si可以改善抗拉強(qiáng)度、硬度以及高溫強(qiáng)度而使延伸率 降低。我們此次選用的硅含量為9-12%,即為亞共晶鋁硅合金。(2) mg加入一定的mg形成al-mg-si合金,mg含量一般在0. 2-0. 5%時(shí)，其 析出的硬度高，抗拉強(qiáng)度和彈性模量得到捉高，但韌性降低。若再捉高mg的含 量，則易氧化，使合金液中

14、卷入氧化物的量增加，并降低流動(dòng)性。(3) cu 合金中加入一定量的銅形成鋁硅銅合金，提高合金硬度，提高合 金的耐熱強(qiáng)度，但會(huì)降低耐蝕性。提高強(qiáng)度，4-6%最大強(qiáng)化效果，0.2%以上會(huì)降 低耐蝕性。熱處理后會(huì)析出強(qiáng)化相cua12,起到細(xì)化晶粒和強(qiáng)化的作用。(4) mn mn在鋁合金中會(huì)形成mna16的彌散質(zhì)點(diǎn)，阻止再結(jié)品的粗大化，捉 高再結(jié)晶溫度，有效地細(xì)化再結(jié)晶晶粒，提高合金的強(qiáng)度，并與鋁合金中的不純 物fe形成(a13femn)化合物，使fe的化合物形態(tài)從針狀變?yōu)閴K狀，能在一定 程度上改善韌性，即能溶解一定的雜質(zhì)fe,減少fe的有害作用，提高合金的耐 蝕性。(5) b 和ti 一起加入，細(xì)化

15、品粒，b與ti的質(zhì)量比為1:5。鋁合金中含ti量應(yīng)小于0. 2%o3. 2鋁合金元索燒損率及爐料配比(見(jiàn)表2-1、2-2)元索a1simgmncu燒損率1%2%40%2%表鋁合金元素?zé)龘p率金屬元素sicumgintibal含量（%）9411.50. 150. 03剩余料材al-sial-cumgal-mnal-ti-bal質(zhì)量（g）375801315036剩余表2-1鋁合金爐料的配比4. 鋁合金爐料熔煉4. 1試驗(yàn)設(shè)備選擇4. 1. 1設(shè)備:電阻加熱爐（圖4-1）.石墨塩甥、金屬型模具、鐘罩、高精 度固溶爐（圖4-2）、站圳鉗、鋼鋸、虎鉗、鐵錘、電子秤、砂輪等。圖4-1電阻加熱爐圖4-2高精度

16、固溶爐4.1.2選擇鑄造類型及原因（1）金屈型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屈澆入金屈鑄型，以獲得鑄件的 一種鑄造方法。鑄型是用金展制成，可以反復(fù)使用多次（幾百次到幾千次）。（2）優(yōu)點(diǎn):乩金屬型生產(chǎn)的鑄件，其機(jī)械性能比砂型鑄件高。同樣合金，其抗拉強(qiáng)度 平均可提高約25%,屈服強(qiáng)度平均提高約20%,其抗蝕性能和碩度亦顯著提高；b. 鑄件的精度和表而光潔度比砂型鑄件高，而月.質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定；c鑄件的工藝收得率高，液體金屈耗量減少，一般可節(jié)約1530%;d.不用砂或者少用砂，一般可節(jié)約造型材料8ct100%。4. 2變質(zhì)劑4. 2. 1變質(zhì)劑選擇稀土+磷鹽質(zhì)量共4g4. 2. 2變質(zhì)作用(1) 稀土

17、在鋁及鋁合金屮的主要作用：a減輕非金屬雜質(zhì)的有害作用；b.細(xì)化晶粒和枝晶組織并提高塑性；c. 改變雜志存在狀態(tài)；d.降低基本表而張力、改善鑄造性能；e.捉咼鋁及鋁合金的 耐腐蝕性能。(2) 磷鹽變質(zhì)作用：a.用磷鹽處理過(guò)的活塞常溫抗拉強(qiáng)度比鈉鹽變質(zhì)劑處理的提高近20%,膨 脹系數(shù)小，體積穩(wěn)定性好；b.有較高的導(dǎo)熱性、耐磨性、耐蝕性，鑄件加工容易, 表而光潔度高；c冇長(zhǎng)效性和重熔性，用磷鹽變質(zhì)劑處理后的合金在進(jìn)行精煉處 理，不但不會(huì)使變質(zhì)效杲衰退，反而會(huì)使初品硅分布更加均勻；d.鑄造流動(dòng)性好, 大大減少了鑄件的縮松、縮孔傾向，提高活塞成品率；e.熔解吸收快，在變質(zhì)時(shí) 基木無(wú)煙、無(wú)味、無(wú)毒、不易吸

18、氣、不沾劃圳和工具，操作方便；f.存放及運(yùn)輸 方便、安全。4. 3精煉劑4. 3. 1精煉劑選擇精煉劑：六氯乙烷質(zhì)量3. 34g4. 2. 2精煉作用 精煉劑中的部分組元在高溫下極易分解，生成的氣體易于氫反應(yīng)，且與夾渣吸附 力強(qiáng)，并迅速?gòu)娜垠w屮逸出。其它組元兼冇清渣劑作用。4. 4爐料熔煉流程(1) 將適用于熔煉al-si合金的熔爐檢查冇無(wú)缺陷后清理干凈，并預(yù)熱堀竭爐 至500-600°c,燒灼附著在劃圳內(nèi)壁的水分及可燃物質(zhì)，待冷卻到300°c以下時(shí), 仔細(xì)清理塩埸內(nèi)壁。(2) 將壓勺、攪拌勺等工具清理干凈。(去除殘余金屈和氧化皮等污物)(3) 熔煉及澆注：a. 當(dāng)爐溫達(dá)到

19、690°c時(shí)，將除鋁鎂合金以外的所有爐料全部放入站竭爐中, 進(jìn)行熔煉。b. 設(shè)置熔煉溫度為705°c, 30iiiin后，塩圳爐內(nèi)爐料熔煉完畢，扒渣，740°c 時(shí)加入精煉劑，進(jìn)行精煉，4min。c. 扒渣，740°c時(shí)加入鋁鎂合金，用壓勺將其壓入鋁液中，減少其燒損量。d. 降低爐溫，待鎂熔解后，進(jìn)行澆注，溫度為689°co （得到1號(hào)試樣）e. 待金屬型冷卻至200-300°c,進(jìn)行第二次澆注，澆鑄溫度為694°c 0 （得 到2號(hào)試樣）f. 730-750°c時(shí)進(jìn)行變質(zhì)處理，加入變質(zhì)劑,5min后澆注，澆注溫度

20、為740°c。 （得到3號(hào)試樣）g. 升高爐溫至760°c,進(jìn)行澆注，此吋變質(zhì)吋間為llmin.（得到4號(hào)試樣）h. 逐漸降低爐溫，進(jìn)行澆注，溫度為673°c,變質(zhì)時(shí)間為16min.（得到5號(hào)試樣）得到各試樣鑄造條件，如表3-1所示。試樣序號(hào)12345澆注溫度（°c）689694740760673金屬型狀態(tài)未預(yù)熱已預(yù)熱已預(yù)熱已預(yù)熱已預(yù)熱變質(zhì)吋間（min）未變質(zhì)未變質(zhì)51116表4-1各試樣澆注條件4. 5熔煉時(shí)注意要點(diǎn)加入鎂的溫度不宜過(guò)高。由于鎂比較活潑，極易氧化，所以加入到溫度高達(dá) 690°c的鋁液中，會(huì)有大量的燒損，燒損量高達(dá)40%,所以，

21、在配料時(shí)，就應(yīng)注 意到這點(diǎn)，故，我們提高了鎂的含量，但，盡管如此，鎂的燒損依舊非常嚴(yán)重， 澆注到第5組試樣時(shí)，其已經(jīng)不再含鎂了。5.熱處理5. 1熱處理概述5. 1. 1固溶處理固溶處理（solution treatnient）:指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持, 使過(guò)剩相充分溶解到固溶體屮后快速冷卻，以得到過(guò)飽和固溶體的熱處理工藝。固溶處理是為了得到均勻的過(guò)飽和固溶體，便于時(shí)效時(shí)重新析出顆粒細(xì)小、 分布均勻的強(qiáng)化相，同時(shí)消除由于冷熱加工產(chǎn)生的應(yīng)力，使合金發(fā)生再結(jié)晶。主 要根據(jù)各個(gè)合金中相析出和溶解規(guī)律及使用要求來(lái)選擇，以保證主要強(qiáng)化相必要 的析出條件和一定的晶粒度。對(duì)于長(zhǎng)期高溫使用的合金，要

22、求有較好的高溫持久 和蠕變性能，應(yīng)選擇較高的固溶溫度以獲得較大的晶粒度；對(duì)于中溫使用并要求 較好的室溫硬度、屈服強(qiáng)度、拉仲?gòu)?qiáng)度、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度的合金，可釆用較 低的固溶溫度，保證較小的晶粒度。高溫固溶處理時(shí)，各種析出相都逐步溶解， 同時(shí)晶粒長(zhǎng)大；低溫固溶處理時(shí)，不僅冇主要強(qiáng)化相的溶解，而且可能冇某些相 的析出。對(duì)于過(guò)飽和度低的合金，通常選擇較快的冷卻速度；對(duì)于過(guò)飽和度高的 合金，通常為空氣中冷卻。5. 1.2時(shí)效處理(1) 時(shí)效處理：指合金工件經(jīng)固溶處理，冷塑性變形或鑄造，鍛造后，在 較高的溫度或室溫放置，其性能、形狀、尺寸隨時(shí)間而變化的熱處理工藝。若采 用將工件加熱到較高溫度，并較短吋間

23、進(jìn)行吋效處理的吋效處理工藝，稱為人工 時(shí)效處理。(2) 人工時(shí)效是將鑄件加熱到550650°c進(jìn)行去應(yīng)力退火，它比自然時(shí)效 節(jié)省時(shí)間，殘余應(yīng)力去除較為徹底.5. 2熱處理的目的(1)主要是改善鋼和合金的議性和韌性，為沉淀硬化處理作好準(zhǔn)備等。(2) 使合金中各種相充分溶解，強(qiáng)化固溶體，并提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟 化，以便繼續(xù)加工或成型5. 3熱處理工藝選擇鋁硅銅合金的共晶點(diǎn)溫度為524°c。因固溶溫度需小于共晶點(diǎn)溫度，綜合考慮固 溶溫度為500°c,固溶時(shí)間為6小吋。由于170°c吋效，析出強(qiáng)化效果最好，主 要析出相為cua12,析出強(qiáng)化時(shí)間為8小

24、時(shí)。5. 4熱處理耍點(diǎn)(1) 使用高精度固熔爐時(shí)，一定要注意爐內(nèi)溫度，保溫時(shí)間要保證，溫度同樣 也要保證，不能過(guò)高，即不能超過(guò)三元相圖的共晶溫度點(diǎn)。(2) 將試樣捆綁放入固熔爐吋，一定要注意將其直立或橫放在爐底，不能斜靠 在爐膛內(nèi)壁上，否則會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而使得應(yīng)力集中，導(dǎo)致試樣彎曲。圖5-1 al-si-gu三元相圖6.金相制備6.1制備過(guò)程6. 1. 1金相試樣的截取1. 截取試樣的部位，必須能表征材料或部件的特點(diǎn)及檢驗(yàn)的口的，可直接截 取垂直于模壁的橫斷面，從表層到中心截取兒個(gè)試樣。經(jīng)過(guò)熱處理的零件，顯微 組織是比較均勻的，只在任一截而上截取試樣即可。2. 確定試樣的金相磨面：研究結(jié)果或試

25、驗(yàn)報(bào)告上的金相照片應(yīng)說(shuō)明取樣的部 位和磨面的方向。橫截面主要研究?jī)?nèi)容：乩 試樣外層邊緣到中心部位金相顯微 組織的變化。b.表層缺陷的檢驗(yàn)，如、氧化、脫碳、過(guò)燒、折迭等。c.非金屬 夾雜物在截面上的分布情況。6. 1.2試樣濟(jì)制分粗磨和細(xì)磨兩步。試樣取卜后，首先進(jìn)行粗磨，鋁合金是質(zhì)地很軟的材 料，則可用鋰刀鋰平或是砂輪機(jī)打磨。在砂輪上磨制時(shí)，應(yīng)握緊試樣，使試樣受 力均勻，壓力不要太大，并隨吋用水冷卻，以防受熱引起金屬組織變化。此外， 在一般情況下，試樣的周界要用砂輪或鋰刀磨成圓角，以免在磨光及當(dāng)拋光時(shí)將 砂紙和拋光織物劃破。細(xì)磨是消除粗磨時(shí)產(chǎn)生的磨痕，為試樣磨面的拋光做好準(zhǔn)備。粗磨平的試 樣經(jīng)清

26、水沖洗并吹干后，隨即把磨面依次在出粗到細(xì)的各號(hào)金相砂紙上磨光。依 次使用400、600、800、1000、1200、1500、2000目的砂紙對(duì)試樣進(jìn)行打磨（號(hào) 小者磨粒較粗，號(hào)大者較細(xì)）。磨制時(shí)砂紙應(yīng)平鋪于厚玻璃板上，左手按住砂紙, 右手握住試樣，使磨面朝下并與砂紙接觸，在輕微壓力作用下把試樣向前推磨， 用力要均勻，務(wù)求平穩(wěn)，否則會(huì)使磨痕過(guò)深，且造成試樣磨面的變形。試樣退回 時(shí)不能與砂紙接觸，這樣“單程單向”地反復(fù)進(jìn)行，直至磨面上舊的磨痕被去掉, 新的濟(jì)痕均勻一致為止。在調(diào)換下一號(hào)更細(xì)的砂紙時(shí)，應(yīng)將試樣上磨屑和砂粒清 除干凈，并轉(zhuǎn)動(dòng)90°角，使新、iii磨痕垂直。金相試樣的磨光除了

27、要使表面光滑平整外，更重要的是應(yīng)盡可能減少表層 損傷。每一道磨光工序必須除去前一道工序造成的變形層（至少應(yīng)使前一道工序 產(chǎn)生的變形層減少到本道工序生產(chǎn)的變形層深度），而不是僅僅把前一道工序的 濟(jì)痕除去；同時(shí)，該道工序本身應(yīng)盡可能減少損傷，以便進(jìn)行下一道工序。最后 一道磨光工序產(chǎn)生的變形層深度應(yīng)非常淺，應(yīng)保證能在卜一道拋光工序中除去。在磨制軟軟的冇色金屬試樣時(shí)，為了防止磨粒嵌入軟金屬內(nèi)和減少磨面的 劃損，在砂紙上涂一層肥皂水溶液或甘油水溶液作潤(rùn)滑劑。6. 1. 3試樣拋光（1）金相試樣的拋光可分為機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光三類。拋光目 的為去除金相磨面上因細(xì)磨而留卜的磨痕，使z成為光滑、無(wú)痕的

28、鏡面。機(jī)械拋 光簡(jiǎn)便易行，應(yīng)用較廣。（2）機(jī)械拋光是在專用的拋光機(jī)上進(jìn)行的，拋光機(jī)主要是由電動(dòng)機(jī)和拋光 圓盤(pán)（200300mm）組成，拋光盤(pán)轉(zhuǎn)速為200600r/min以上。拋光盤(pán)上鋪以 細(xì)帆布、呢絨、絲綢等。拋光時(shí)在拋光盤(pán)上不斷滴注拋光液。拋光液采用zno 細(xì)粉末（粒度約為0.3lum）在水中的懸浮液。機(jī)械拋光就是靠極細(xì)的拋光粉 末與磨面間產(chǎn)生相對(duì)磨削和液壓作用來(lái)消除磨痕的。操作時(shí)將試樣磨面均勻地壓 在旋轉(zhuǎn)的拋光盤(pán)上，并沿盤(pán)的邊緣到屮心不斷作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。拋光吋間一般為 35min0拋光后的試樣，其磨面應(yīng)光亮無(wú)痕，且石墨或夾雜物等不應(yīng)拋掉或有 曳尾現(xiàn)象。這時(shí)，試樣先用清水沖詵，再用無(wú)水酒精清

29、洗磨而，最后用吹風(fēng)機(jī) 吹干。6. 2金相組織6.2. 1未經(jīng)熱處理的試樣（1）試樣1 （澆鑄溫度689°c,金屬型未預(yù)熱，鋁液未變質(zhì)），金相顯微圖如圖6-1-1、6-1 -2 所不。圖6-1-11號(hào)試樣的金相顯微圖圖6-1-2 1號(hào)試樣的金相顯微圖從圖6-1-1中口j以看出，除了基體鋁之外，還有初生硅，alzsi相、cua12相和一 些黑點(diǎn)，從圖1屮觀察到，表面的和黑點(diǎn)較多。黑點(diǎn)放大之后如圖6-1-2,黑體 內(nèi)部反光，則是鑄造缺陷，縮孔，可能還有一些氧化夾雜。（2）試樣2 （澆鑄溫度694°c,金屈型已預(yù)熱，鋁液未變質(zhì)）金相顯微圖如圖5-2所示。圖6 2 2號(hào)試樣的金相顯微

30、圖6-3 2號(hào)試樣的金相顯微圖從圖5-2可以看到表面有黑點(diǎn)，為氧化夾雜或者是鑄造缺陷。但與圖5-1對(duì) 比，黑點(diǎn)明顯減少，表明鑄型預(yù)熱對(duì)于鑄造缺陷有很大改善作用。（3）試樣3 （澆鑄溫度740°c,金屈型已預(yù)熱，鋁液變質(zhì)5min）,金相顯微 圖如圖5-3所示。從圖5-3可以看出，隨著鑄型的溫度的提高，表面的氧化夾雜進(jìn)一步的減少, 表明鑄造性能進(jìn)一步的被優(yōu)化。（4）試樣4 （澆鑄溫度760°c,金屬型已預(yù)熱，鋁液變質(zhì)llmin）,金相顯微圖 如圖5-4所示。從圖6-4中可以看出鑄件組織沒(méi)有過(guò)于明顯的黑點(diǎn)，各種合金相存在。，與6-1-1圖的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在鑄造鋁硅合金的澆注過(guò)程中，對(duì)

31、于合金熔煉過(guò)程中的精；*基體ai初生sicuai2圖6-4 4號(hào)試樣的金相顯微圖圖6-5 5號(hào)試樣的金相顯微圖煉和對(duì)金屈鑄型的預(yù)熱對(duì)于合金的性能冇明顯的影響，能顯著捉高合金的性能， 減少鑄造缺陷的產(chǎn)生。（5）試樣5 （澆鑄溫度673°c,金屬型已預(yù)熱，鋁液變質(zhì)16min）金相顯微圖如圖6-5所示。圖6-5 til以觀察精煉之后的試樣，氧化夾雜和鑄造缺陷明顯減少，并且組織 均勻，各種預(yù)期相均已出現(xiàn)。與圖62對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本兩組試樣澆注存在著鑄型溫 度的茅異，所表現(xiàn)出的鑄造缺陷有著明顯的不同。金屈鑄型的溫度越高，對(duì)鑄件 的性能越冇利，冇利于鑄件的合金相的析出，并且鑄造缺陷縮孔冇著明顯的減少。

32、 6.2.2熱處理后的試樣（1）過(guò)燒：鋁合金當(dāng)加熱溫度高于低熔點(diǎn)共晶的熔點(diǎn)，使低熔點(diǎn)共晶和晶界 復(fù)熔的現(xiàn)象。過(guò)燒的宏觀組織特征：過(guò)燒嚴(yán)重時(shí)鑄錠和加工制品表面色澤變暗、變黑，有 時(shí)產(chǎn)生表面起泡。過(guò)燒的顯微組織典型特征：檢查鑄錠及加工制品是否過(guò)燒，只以顯微組織特 征為依據(jù)，其他方法只能作為旁證。對(duì)變形鋁合金，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)燒的判定 特征冇3個(gè)，即復(fù)熔共品球、品界局部復(fù)熔加寬和3個(gè)品粒交叉處形成復(fù)熔三角 形。（2）組織特征：該合金過(guò)燒后其組織出現(xiàn)復(fù)熔球（一般出現(xiàn)在晶內(nèi)，輕蝕后顯示 出清晰的圓球形輪廓，球內(nèi)呈團(tuán)絮狀，個(gè)別球內(nèi)尚有未溶相，如圖6-6）、難溶 （相相界和相間復(fù)熔、晶界復(fù)熔（晶界斷續(xù)或連續(xù)

33、變粗，輕蝕可看到雙晶輪廓，其中有復(fù)熔重結(jié)晶的產(chǎn)物，亦有未溶的化合物相，如圖6-6)等特征.1 2圖6-6 熱處理后5組試樣的金相顯微組織(3) 過(guò)燒形成機(jī)理。變形鋁合金中，除a (al)基體外一般都有兒種共晶，根 據(jù)合金的不同，含冇共品的種類和多少也不同。如果在一種合金里冇幾種共品， 每種共晶的熔化溫度不盡相同，當(dāng)把合金從低溫度升到高溫度時(shí)，熔點(diǎn)最低的共 晶首先熔化,這個(gè)共晶熔化的溫度稱為過(guò)燒溫度，而這種共晶被稱為低熔點(diǎn)共晶, 即熔點(diǎn)最低的共晶。結(jié)論：(1) 通過(guò)對(duì)精煉鋁液和未精煉鋁液的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)精煉后澆注的鑄件鑄造缺 陷相對(duì)較少，各種合金相能夠均勻存在，性能良好；而未精煉所澆注的鑄件有較 為明顯的鑄造缺陷。(2) 澆注溫度相近的條件下，金屈鑄型的預(yù)熱和未預(yù)熱同樣也能彩響鑄件 的性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：預(yù)熱的鑄型澆注出來(lái)的鑄件，性能較好且組織均勻；而未預(yù) 熱的金屬鑄型所澆注的鑄件鑄造缺陷明顯，縮孔較多，且表面黑點(diǎn)較多，性能差。(3) 在同樣鑄型條件下(即鑄型已預(yù)熱)澆注的鑄件，通過(guò)對(duì)比后發(fā)現(xiàn)： 澆注溫度越高，鑄件的組織越均勻，缺陷越少，性能越好。(4) 對(duì)試樣固溶時(shí)效處理后，通過(guò)其金相照片觀察發(fā)現(xiàn)：處理屮試樣產(chǎn)生 了過(guò)燒，其中硅的形貌發(fā)生了很大改變，大多變成了橢i員i狀，說(shuō)明了過(guò)燒程度較 為嚴(yán)重；cua12相明