鑄造A356.0鋁合金鑄錠組織分析

陸冰滬 李大雙 盛曉菲 張彬

摘 ?要：通過成分分析，金相分析，掃描電鏡分析等檢測手段，對A356合金鑄錠組織進行研究，發現該合金枝晶粗大，存在針狀含鐵相。通過對金相組織和含Fe相的分析，得到如下結論：（1）影響合金延伸率的主要因素是合金晶粒粗大，含Fe雜質相容易產生應力集中，成為裂紋源。（2）提升合金延伸率的主要途徑有：細化晶粒，降低雜質Fe的不利影響。（3）添加適量的Mn，將Fe雜質相轉變成塊狀或骨架狀的復雜化合物，降低應力集中，減弱Fe的有害作用。

關鍵詞：A356.0鋁合金;鑄錠組織;成分;雜質

中圖分類號：TG146.21 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2095-2945（2020）01-0114-02

Abstract： The microstructure of A356 alloy ingot was studied by means of composition analysis， metallographic analysis and scanning electron microscope analysis. It was found that the dendrite of A356 alloy was coarse and there was acicular iron phase. Through the analysis of the microstructure and the phase containing Fe， the conclusions are as follows： （1）The main factor affecting the elongation of the alloy is the coarse grain of the alloy， and the impurity phase containing Fe is easy to produce stress concentration and become the source of cracks. （2）The main ways to improve the elongation of the alloy are to refine the grains and reduce the adverse effects of impurity Fe. （3）The addition of appropriate amount of Mn， can transform the impurity phase of Fe into a block or skeleton-like complex compound， reduce the stress concentration and weaken the harmful effect of Fe.

Keywords： A356.0 aluminum alloy; ingot structure; composition; impurity

A356.0鑄造鋁合金鑄造時流動性好，無熱裂傾向，線收縮小，氣密性好，比重小，耐蝕性良好，易氣焊等優點，廣泛應用于商用車，轎車，摩托車等車型中。

關于A356.0鑄造鋁合金的生產工藝研究主要集中在稀土的添加[1]，鑄造工藝[2]，Si相變質[3]，熱處理[4-5]等，對A356.0鋁合金延伸率提升方面的研究較少，本文從鑄錠組織角度，對A356.0鋁合金進行研究，并提出一定的改進參考意見。

1 A356.0生產工藝及力學性能

A356.0合金采用低壓鑄造工藝，生產工藝為：熔煉（790℃～810℃）→加除渣劑、變質劑、細化劑→人工攪拌→吹氬氣精煉→人工攪拌→靜置→密度/成分檢測→澆鑄（670℃～720℃）。

成分分析在電感耦合等離子體發射光譜儀ICAP6300上進行。掃描電鏡觀察（SEM）在FEI Sirion200場發射掃描電鏡上進行，掃描電鏡工作電壓為20kv。

表1為A356.0合金成分分析結果及名義成分對比。該合金成分分析結果顯示合金主要合金元素Si，Mg含量，微量元素Ti，Mn，Zn等均在名義成分范圍內，此外，Cu元素超標0.02%，Fe元素超標1倍以上（見表1中的Cu和Fe）。

2 A356.0鑄錠微觀組織觀察

2.1 A356.0金相觀察

圖1為A356.0合金鑄態的金相照片。可以看到，鑄態合金晶粒呈典型的樹枝狀。大型枝晶的一次枝晶長度可達500μm以上。說明合金的晶粒十分粗大，不利于合金綜合性能的提升。鑄錠中存在少量小氣孔。

2.2 A356.0掃描電鏡觀察

圖2中的a，b為A356.0基體的掃描電鏡照片，主要是研究Si相的形貌及含Fe相。可以看到，該合金中的Si相粒子主要呈橢圓形，沒有明顯的菱角。同時，發現合金中存在一些不規則第二相，經能譜測試，異常物相含有Fe元素，呈板條狀。也有呈粒裝的含Fe，Mn相。

3 分析討論

A356.0合金是典型的鋁硅合金，Si元素在合金中含量高達6.5-7.5（wt%）。影響性能的因素有合金晶粒形貌大小，雜質相的分布、形貌等。

3.1 晶粒組織的影響

通過對A356.0合金的鑄錠進行金相分析，合金中粗大的晶粒影響了合金的機械性能，特別是延伸率。晶粒細化和共晶體的彌散分布都可以提高機械性能。因此，要想進一步提升A356.0合金的力學性能，就需要細化合金的晶粒。

3.2 含Fe元素的雜質相的影響

含Fe相存在兩種形態，一種是針狀（或片狀）的β相（Al9Fe2Si2），一種為粒狀結構的α相（Al12Fe3Si）。片狀結構的β相要比粒狀結構α相破壞性大的多。含Fe、Mn的雜質相形貌與只含Fe的雜質相形貌對比，Mn能夠讓片狀Fe雜質相轉變成塊狀或骨架狀的復雜化合物，降低應力集中，減弱Fe的有害作用，提升合金的機械性能。但是文中A356中Mn含量只有0.05%，所起作用非常有限。

4 結論

（1）影響合金延伸率的主要是因素是合金晶粒粗大，含Fe雜質相容易產生應力集中，成為裂紋源。

（2）提升合金延伸率的主要途徑有：細化晶粒，降低雜質Fe的不利影響。

（3）添加適量的Mn，將Fe雜質相轉變成塊狀或骨架狀的復雜化合物，降低應力集中，減弱Fe的有害作用。

參考文獻：

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