定義
在低倍試片上呈針狀、塊狀的凸起物稱粗大金屬化合物。
巨觀組織特徵
在鑄錠低倍試片上為分散或聚集的針狀或塊狀突起,邊界清晰,有金屬光澤,對光有選擇性。突起的原因是化合物較基體抗鹼溶液浸蝕,基體被浸蝕快,化合物被浸蝕慢,最後化合物在試片上比基體高而突起。
斷口組織特徵為針狀或塊狀晶體,有閃亮的金屬光澤。
顯微組織特徵
尺寸粗大有稜角,形貌有相應每種化合物的特定形狀和顏色,尺寸比二次晶大幾倍以上。比如MnAl6的二次晶尺寸約10μm,而一次晶的粗大化合物尺寸在50-100μm之間。粗大化合物又硬又脆,對化學試劑有特有的著色反應。鑄錠加工變形後,粗大化合物多被破碎成小塊,但小塊尺寸仍比二次晶大得多。
形成機理
1.在2系、3系、5系、6系和7系合金中,為抑制再結晶和使晶粒細化、提高金屬強度和防止應力腐蝕裂紋等目的,添加了鐵、錳、鉻和鋯等元素,如果成分選擇不當或鑄造工藝不當,添加元素達到生成初晶化合物的成分範圍,鑄錠的凝固溫度處於化合物的生成範圍,並有充足的生長時間,都為形成粗大金屬化合物提供了生成條件。
2.在凝固過程中,由於溶質再分配使局部元素富集等導致熔體成分不均,也給形成初晶化合物創造了條件。
3.由於鐵、錳等第三元素的加入,操作不當時在鑄造漏斗的底部容易形成化合物晶核並長大,在漏斗底部懸掛著較大的初晶化合物。
4.使用的中間合金中有粗大化合物初晶,在熔煉時沒有熔化或沒有全部熔化,鑄造後也被保留了下來。例如4A11合金是高矽合金,矽含量高達11%-13%,當中間合金中的初晶矽,在熔煉時沒有充分熔化,往往將粗大的初晶矽保留在鑄錠中。
通常,對3A21合金,當錳含量為1.6%,鐵含量為0.6%時,則出現Al6(MnFe)一次晶。對2A70合金,當鐵含量為1.6%,鎳含量為1.5%時,則出現條形的Al9FeNi一次晶。對7A04合金,當錳鐵及3倍鉻含量的總和高於1.2%時,則形成帶圓孔的Al7Cr一次晶。對5A06合金,當鐵含量高於0.15%時,則形成長針的Al3Ti一次晶。
根據生成條件,粗大金屬化合物的分布大多位於鑄錠中心。
防止措施
1.生成初晶化合物的元素含量,不能超過生成初晶的界限;
2中間合金中的粗大化合物在熔煉時要充分熔解;
3.提高鑄造溫度和鑄造速度,適當延長熔煉時間;
4.漏斗表面要光滑並導熱要好,漏斗要充分預熱,漏斗不能沉入太深。
製品性能影響
粗大金屬化合物又硬又脆,雖然沒有破壞金屬的連續性,但嚴重破壞了組織的均勻性。因其多數是難溶相,鑄錠均火後尺寸仍然很大。雖然加工變形後多數被破碎,但尺寸仍然較大,變形過程中在粗大化合物與基體的界面產生很大應力集中,製品受力時很容易產生裂紋,嚴重降低了製品性能。當製品表面有粗大金屬化合物時,又使耐腐蝕性大大降低。