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韓 華，郭寶豐，李海仙，郝志剛，范海濤

(東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱150060)

　　摘要：分析了6082鋁合金扁鑄錠不經(jīng)加熱而鋸切產(chǎn)生裂紋的原因；從調(diào)整合金成分、提高合金塑性、控制鑄錠停放時(shí)間等方面提出了減少鋸切裂紋的措施。

　　關(guān)鍵詞：鑄造應(yīng)力；不平衡結(jié)晶；塑性

　　直接水冷半連續(xù)鑄造鋁合金鑄錠，在快速冷卻的條件下鑄錠中產(chǎn)生不平衡結(jié)晶和冷卻不均勻，使得鑄錠顯微組織中存在化學(xué)成分和組織偏析，產(chǎn)生應(yīng)力分布不均勻。因此，大多數(shù)鑄錠在冷加工和熱加工前要進(jìn)行均勻化退火(簡(jiǎn)稱均火)。均火的目的是使不平衡共晶向基體金屬溶解，枝晶偏析成分在晶體內(nèi)分布趨于均勻，過(guò)飽和固溶元素從固溶體中析出，從而消除鑄造應(yīng)力，提高鑄錠塑性，減小變形抗力。

　　用普通鑄造的6082鋁合金255mm×1500mm規(guī)格橫向壓扁鑄錠可以不采用均火，其化學(xué)成分見表1。試驗(yàn)初期，該規(guī)格鑄錠多次發(fā)生鋸切裂紋。為了防止鋸切裂紋，我們?cè)囼?yàn)了先在均火爐加熱(4000℃加熱10h)后鋸切的方法，達(dá)到了抑制鋸切裂紋廢品的目的。但近年來(lái)隨著該制品產(chǎn)量增加，采用鋸切前加熱的方法除造成能源消耗、增加生產(chǎn)成本之外，還占用了均火爐，使均火工序成為生產(chǎn)的窄口。為了解決上述問題，我們從調(diào)整合金成分、提高

　　合金塑性等方面尋找鋸切前不經(jīng)均火處理的方法，成功地防止了該合金鑄錠鋸切裂紋。

表1　6082鋁合金化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）　　　　%

　　1  扁錠鋸切裂紋的形態(tài)及產(chǎn)生原因

　　1.1  6082合金扁錠鋸切裂紋形態(tài)

　　鋸切裂紋一般發(fā)生在鋸片一側(cè)靠近鋸床夾具端的鑄錠上，裂紋沿铞片向鑄錠長(zhǎng)度方向延伸。裂紋長(zhǎng)度不等，有時(shí)波及整根鑄錠（長(zhǎng)約5m）、有時(shí)延伸200mm～500mm；裂紋深度幾乎穿透鑄錠厚度；裂紋處的斷面呈亮白色，屬于冷裂紋；出現(xiàn)裂紋時(shí)伴有震動(dòng)和巨大的響聲。裂紋形態(tài)見圖l。

圖1 6082鋁合金扁錠鋸切裂紋形態(tài)示意圖

　　1.2 鋸切裂紋產(chǎn)生原因

　?。?）鑄錠中殘余應(yīng)力和鋸切力疊加的結(jié)果

　　6082鋁合金255mm×l500mm規(guī)格鑄錠是采用直接水冷半連續(xù)鑄造成型的，由于凝固先后和冷卻速度的差別，在鑄造過(guò)程中的鑄錠和已鑄完的鑄錠上都有應(yīng)力存在，但在整體上屬于平衡狀態(tài)，即有拉應(yīng)力區(qū)和壓應(yīng)力區(qū)，而且拉應(yīng)力總和等于壓應(yīng)力總和。鑄錠不僅在橫向發(fā)生收縮，而且在縱向上也發(fā)生收縮。因此，鑄錠中的拉應(yīng)力不僅在水平方向存在，而且在垂直方向也存在。當(dāng)鑄錠冷卻到室溫后殘余應(yīng)力才最終固定下來(lái)。不論在鑄錠的橫向和縱向，鑄錠的中部總是處于拉應(yīng)力狀態(tài)，在金屬注入點(diǎn)處有最大的拉應(yīng)力值。

　　在鑄錠的鋸切過(guò)程中，破壞了應(yīng)力的靜態(tài)平衡，鋸切力和鑄錠中的殘余應(yīng)力產(chǎn)生了疊加，當(dāng)疊加后的拉應(yīng)力超過(guò)鑄錠的強(qiáng)度極限時(shí)就產(chǎn)生鋸切裂紋，晶界上的Mg2Si相越多，鑄錠產(chǎn)生鋸切裂紋的傾向越大。

　?。?）晶界和枝晶界存在脆性相

　　6082鋁合金屬于Al-Mg-Si系合金，Mg、Si為主要合金元素并以Mg2Si相為主要強(qiáng)化相。Mg、Si元素生成Mg₂Si相（Mg：Si為1.73）后存在過(guò)剩Si，Mg₂Si相存在于晶界、枝晶界上使合金的脆性增大。因此，合金中Mg含量越高，晶界和枝晶界的脆性相越多，合金的鋸切裂紋傾向也越大。

　　2 防止鋸切裂紋的措施

　　2.1 控制合金中Mg、Si元素含量

　　控制合金中Mg含量，使晶界、枝晶界Mg₂Si相盡可能的少，合金中Si含量多，增加合金的流動(dòng)性，提高合金的補(bǔ)縮、焊合能力和致密度，從而縮小合金固-液區(qū)溫度區(qū)間，增加固-液區(qū)的塑性。在減少鑄造熱應(yīng)力的同時(shí)，還能改變晶界或枝晶界上的相組成，使脆性相在晶界上不連續(xù)分布，提高了鑄錠抵抗鋸切裂紋的能力。

　　為探索合金成分與鑄