[技术]镁合金热处理的质量控制

一、热处理用保护气氛    镁合金在空气中的燃点为400℃以上，当然，燃烧的难易程度还与材料本身的尺寸和形状有关。因此，固溶处理的温度超过400℃时，必须采用保护气氛，防止铸件表面氧化和燃烧。保护气氛的种类和选用见表13-7，某些惰性气体如氛、氦等也可用做镁合金热处理的保护气氛，但因价格高而不实用，工厂实际多使用加硫铁矿为主。

二、热处理的质量控制   

①热处理炉。镁合金铸件的固溶和时效处理应在有循环气流的炉中进行，一般采用电加热。固溶处理时因炉内含有保护气体((C02'  SO:或SF6葡，故炉子应保持密封并具有引入保护气体的进气口。炉内必须装有足够的热电偶，以便连续而完整地测量炉温。热源必须屏蔽良好，以免零件受辐射而产生局部过热。

    ②铸件的装炉温度。Mg-AI-Zn系合金ZM5和ZM10固溶处理时，应在接近260℃时装炉，然后缓慢升至所要求的温度，以免共晶化合物被熔化而形成熔孔。从260℃升至固溶温度所要求的时间取决于装载量和铸件的化学成分、尺寸、质量和截面厚度，一般2h为典型时间。

    时效处理时可在处理温度下装炉。

    ③热处理温度的控制。镁合金热处理时要严格控制温度，要求热处理炉内的温度均匀且准确，炉子的密封性良好。固溶处理温度的最大允许偏差为士5℃    ④铸件变形的控制。镁合金铸件在固溶热处理温度下刚性大量下降，可能因铸造应力的释放而翘曲，因自身重量而下塌或其他原因而偏离铸件原来的形状或尺寸。翘曲变形在很大程度上受铸件尺寸、形状和截面厚度的影响。因此，要根据这些因素对尺寸控制的精度，采用支承方式或在热处理架上选择适当的安放位置来减轻或消除变形。有时需要用专门的夹具来保持铸件的正确形状。采用的防止措施不能妨碍铸件周围的热循环。

    采用夹具等措施虽能减少铸件的翘曲变形，但对某些铸件在固溶处理后仍需要矫正，矫正一般在固溶处理之后，时效处理之前。

    ⑤淬火介质。铸造镁合金在固溶处理后的淬火一般在静止空气中进行，只有对装载量大而密集或截面较厚的铸件，采用人工气流。某些要求提高力学性能的ZM6合金铸件可试用60-95℃    ⑥热处理缺陷及消除措施。镁合金铸件热处理常见缺陷及消除措施见表13-8    ⑦焊后热处理。镁合金铸件焊后热处理的目的在于消除应力、恢复铸件或焊区被改变了的力学性能。

    一般镁合金铸件可在任何热处理状态下进行补焊，但ZM5和ZM10合金应在焊前进行固溶处理，以免造成焊区的晶粒畸形生长，焊后不要求固溶处理的Mg-Al系合金铸件，应在260℃进行lh消除应力的处理，以免发生应力腐蚀及开裂的可能性。补焊用的焊条合金成分原则上要与铸件的成分一致。

    ⑧镁合金的热处理安全技术。镁及其合金的燃烧是在出现熔融金属时开始，随着放出大量的热，促使金属进一步熔化和着火。镁合金热处理时着火危险性最大的是固溶处理，但燃烧的难易程度还与材料本身的尺寸和形状有关。细小颗粒与粉尘状态的镁合金极易燃烧或爆炸。机械加工和锯切时产生的细屑较大，着火的危险程度也低于粉末，但切屑一旦加热到燃点以上就容易燃烧。因此，镁合金在装炉之前，首先必须清除粉尘、毛刺、碎屑、油污或其他杂质并保持干燥。在热处理装炉之前，宜将工件吹砂或用铬酸盐进行化学氧化处理。

    热处理炉本身必须同样防止上述污染，炉膛内应除尽氧化皮并彻底干燥。装炉工作应小心进行，炉中只能装一种合金铸件，加热升温必须严格按推荐的热处理规范进行。

    因为镁合金固溶处理的温度接近其固相线，因此，炉内任何部分超过此温度都可能引起着火。为降低这种着火危险，炉内应保持推荐的保护气氛含量。当使用二氧化硫作为保护气氛时，含量不宜过高，因二氧化硫的体积分数超过1.0%时，对加热器电阻丝是不利的。

    操作时，严格遵守表13-9所列出的安全操作规则，一般可防止热处理炉内镁合金铸件发生燃烧的危险。

如果设备运行不正常、操作粗心或失误，有可能造成铸件在炉内发生燃烧。炉内铸件燃烧的特征是:从炉内漏出白烟，炉温上升。此时应将炉子立即断电，必要时也应将其他炉子断电。火势不大、炉温缓慢升高((450-50090时，则允许打开炉门，迅速将铸件从炉内移出，并用干砂或熔剂等灭火剂消灭燃烧源。若铸件在炉内燃烧猛烈，炉温急剧上升、已不可能将铸件从炉内移出时，则不应打开炉门而应堵塞炉子所有不严之处，使炉内铸件的燃烧因空气不足而自行熄灭。当炉温降至250-300℃时，才可打开炉盖，取出铸件。个别燃烧的铸件可用灭火剂扑灭。

    在任何情况下禁止用水来灭火。一般的泡沫、干粉或二氧化碳等类型灭火剂也扑不灭镁的燃烧。应用这些灭火剂只能加速镁的燃烧并可能引起爆炸。燃烧着的镁能使二氧化硫分解，使二氧化碳还原而继续燃烧并放出大量的热。所以，镁燃烧只能用隔绝空气和不与燃烧着的镁起反应的材料覆盖的方法来扑灭，镁合金热处理现场应备有下列常用的灭火剂:石墨粉、干砂、未氧化的干燥铸铁屑或熔炼用熔齐I1。灭火人员除了用正常的安全设备灭火外，在扑灭镁火时还要戴有色眼镜，以防镁燃烧时发出强烈白光损伤眼睛。

    ⑨热处理效果评定。镁合金铸件热处理后的效果可以从硬度、拉伸性能和显微组织等三个方面进行评定。铸件的硬度通常采用布氏硬度计测定，测定值仅作为研究材料热处理效果的参考。

由于与硬度对应的强度性能指标太分散，所以不能用它计算强度。

而拉伸实验能更精确地评定镁合金的热处理效果，要采用专门的试样，一般用单独铸造不经加工的试样。显微组织观察的试样需要从铸件上切取，主要评定合金中块状化合物的残留量、沉淀物、晶粒度和熔孔等。

 

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