鎂合金材料熱處理質(zhì)量的檢測(cè)

（1）硬度試驗(yàn)

硬度試驗(yàn)具有速度快、操作簡(jiǎn)單、可以在熱處理工件上直接進(jìn)行而無(wú)需專(zhuān)門(mén)制備試樣等優(yōu)點(diǎn)。其中最常用的是布氏和洛氏硬度試驗(yàn)，但是對(duì)于薄截面鎂合金工件，有時(shí)也采用洛氏表面硬度試驗(yàn)。晶粒較大、硬度較低的鎂合金宜采用布氏硬度計(jì)測(cè)定硬度，以獲得最佳試驗(yàn)結(jié)果。鎂合金的強(qiáng)度通常隨硬度的增加而提高，然而由于與硬度對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)很分散，因此不能用硬度計(jì)算強(qiáng)度，所測(cè)得的硬度值僅僅作為評(píng)定鎂合金熱處理質(zhì)量的參考。

（2）拉伸試驗(yàn)

拉伸試驗(yàn)?zāi)芨鼫?zhǔn)確地衡量鎂合金的熱處理質(zhì)量，但是試驗(yàn)時(shí)需要專(zhuān)門(mén)拉伸試樣。雖然鎂合金鑄件經(jīng)過(guò)機(jī)加工后得到的試樣更能代表鑄件的真實(shí)性能，但是一般采用單獨(dú)鑄造后不經(jīng)機(jī)加工的試樣。通常按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，以保證試驗(yàn)結(jié)果的一致性。

（3）顯微組織檢查

熱處理態(tài)鎂合金制成金相試樣后檢查顯微組織，并與標(biāo)準(zhǔn)的組織照片比較，可以衡量鎂合金的熱處理質(zhì)量。檢查內(nèi)容主要包括：鑄造合金中的粗大化合物、鑄造合金經(jīng)過(guò)不適當(dāng)固溶處理后的孔隙和熔孔、鑄造和變形合金的晶粒度，以及擠壓、鍛造或軋制合金中的粗大化合物。顯示鎂合金金相顯微組織所用的浸蝕劑見(jiàn)下表。

鎂合金材料熱處理缺陷分析

鎂合金熱處理時(shí)容易產(chǎn)生的五種常見(jiàn)缺陷是：氧化、過(guò)燒、彎曲與變形、晶粒異常長(zhǎng)大和性能不均勻。

（1）氧化

如果鎂合金工件進(jìn)行熱處理時(shí)沒(méi)有使用保護(hù)氣體，則會(huì)發(fā)生局部氧化甚至在爐火內(nèi)起火燃燒。通常向熱處理爐內(nèi)通入（0.5~1.5）Vol.%SO2或（3~5）Vol.%CO2，或含（0.5~1.5）Vol.%SF6的CO2保護(hù)氣體，或惰性氣體來(lái)避免鎂合金工件的氧化。惰性氣體由于成本過(guò)高而較少應(yīng)用。此外，需要保證爐膛的清潔、干燥和密封。

（2）過(guò)燒

加熱速度太快、加熱溫度超過(guò)了合金的固溶處理溫度極限，以及合金中存在較多的低熔點(diǎn)物質(zhì)時(shí)，鎂合金工件容易出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。通常采用分段加熱或從260℃升溫至固溶處理溫度的時(shí)間要大于2h，并將爐溫波動(dòng)控制在±5℃范圍以?xún)?nèi)，以及降低鋅含量至規(guī)定的下限等方法來(lái)避免鎂合金工件的過(guò)燒。

（3）彎曲與變形

熱處理過(guò)程中沒(méi)有使用夾具或支架、工件缺少支撐以及熱量分布不均勻等都會(huì)導(dǎo)致鎂合金工件彎曲和變形。為了減小或消除鎂合金工件的彎曲與變形，需要對(duì)以下幾個(gè)方面加以注意。對(duì)于截面薄、跨度長(zhǎng)的工件需要支撐；對(duì)于形狀復(fù)雜的工件應(yīng)使用夾具或成形支架等；對(duì)于壁厚不均勻的工件將薄壁部分用石棉包扎起來(lái)。同時(shí)，需要合理放置爐內(nèi)工件以保證爐內(nèi)氣氛的良好循環(huán)和熱量的均勻分布。通過(guò)退火處理可以消除鑄件中的殘余應(yīng)力。此外，在熱處理過(guò)程中加熱速度要保持適中。

（4）晶粒異常長(zhǎng)大

逐層凝固時(shí)使用冷鐵，導(dǎo)致局部冷卻太快，如果隨后熱處理時(shí)沒(méi)有預(yù)先消除內(nèi)應(yīng)力則容易導(dǎo)致鎂合金出現(xiàn)晶粒異常長(zhǎng)大現(xiàn)象。熱處理前進(jìn)行消除應(yīng)力處理、鑄造時(shí)注意選擇適當(dāng)?shù)睦滂F以及固溶處理時(shí)采用間斷加熱法可以有效避免鎂合金晶粒的異常長(zhǎng)大。

（5）性能不均勻

爐溫不均勻、爐內(nèi)熱循環(huán)不充分或者爐溫控制不精確、厚截面工件的固溶處理時(shí)間不夠和工件冷卻速度不均勻等是導(dǎo)致鎂合金工件性能不均勻的主要原因。防止鎂合金性能不均勻的主要措施有：用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶校對(duì)爐溫；控制爐溫的熱電偶要放在爐溫要求均勻的地方；裝爐時(shí)必須保證爐內(nèi)充分的熱循環(huán)；定期檢查加熱爐的控溫裝置以確保其工作正常；對(duì)于厚截面工件適當(dāng)延長(zhǎng)固溶處理時(shí)間，以獲得完全均勻一致的組織；必要時(shí)進(jìn)行二次熱處理。

文章來(lái)源：材料科學(xué)與工程