导轨滑块单元知识:铝及铝合金的金相检验

  铝及铝合金的金相检验
一 、 概 述
   铝 及 铝 合 金 密 度 很 小 ， 具 有 优 良 的 塑 性 、 高 的 导 电 性 、 导 热 性 、 抗 蚀 性 能 ， 其 铸 造 性 、 切 削性 、 加 工 成 型 性 能 也 十 分 优 异 ， 特 别 是 通 过 合 金 化 、 热 处 理 、 加 工 硬 化 等 手 段 可 以 显 著 提 高 铝合 金 的 强 韧 性 ， 并 使 它 们 的 比 强 度 和 比 刚 度 远 远 超 过 一 般 的 合 金 结 构 钢 ， 因 而 它 们 的 应 用 极为 广 泛 ， 是 航 空 航 天 工 业 不 可 缺 少 的 材 料 ，在 机 械 、 化 工 、 电 力 、 仪表 、 建 筑 、 交 通 运 输 等 领 域 也 得 到 广 泛 的 应 用 ， 随 着 材 料 技 术 的 进 步 ， 各 类 新 型 铝 合 金 及 其 铝 合 金 制 备 技 术 也 在 不 断 出 现 ， 对 铝合 金 的 分 析 检 验 也 提 出 了 新 的 要 求 。
       铝 及 铝 合 金 金 相 检 验 的 一 个 重 要 内 容 是 检 验 铝 合 金 在 加 工 过 程 中 形 成 的 不 良 组 织 ， 如铸 造 铝 硅 合 金 中 的 针 状 共 晶 硅 、 铸 造 铝 合 金 中 的 针 孔 及 各 类 宏 观 缺 陷 、 加 工 铝 合 金 中 的 加 工 缺 陷 、 铸 造 及 形 变 铝 合 金 热 处 理 过 程 中 产 生 的 过 热 过 烧 组 织 等 。 这 些 不 良 组 织 会 严 重 恶 化铝 合 金 的 性 能 ， 必 须 通 过 金 相 检 验 来 判 定 铝 合 金 制 品 的 质 量 ， 探 讨 各 种 缺 陷 的 形 成 原 因 ， 以 改 进 工 艺 ， 提 高 制 品 的 质 量 。 因 而 金 相 检 验 是 铝 合 金 制 品 质 量 控 制 的 重 要 手 段 。
       铝 及 铝 合 金 中 的 相 分 析 主 要 依 赖 于 相 图 的 运 用 。 铝 是 面 心 立 方 晶 格 ， 无 同 素 异 构 转 变 ， 因 而 铝 合 金 的 强 化 主 要 依 靠 合 金 化 （ 固 溶 强 化 ） 、 时 效 强 化 （ 弥 散 强 化 ） 和 冷 加 工 （ 加 工 硬 化 ） 。    铝 合 金 中 出 现 的 各 类 相 均 可 以 在 有 关 的 相 图 中 得 到 。 确 认 各 种 合 金 （ 杂 质 ） 元 素 的 加 人 而 形成 的 金 属 间 化 合 物 相 是 铝 合 金 金 相 检 验 的 另 一 个 重 要 内 容 。
       按 生 产 方 法 可 将 铝 合 金 分 为 铸 造 铝 合 金 和 形 变 铝 合 金 。 铸 造 铝 合 金 根 据 主 要 合 金 元 素分 为 铸 造 铝 硅 合 金 （ ZL1XX） 、 铸 造 铝 铜 合 金 (ZL2XX) 、 铸 造 铝 镁 合 金 （ ZL3XX） 、 铸 造 铝 锌 合 金 （ ZL4XX） 、 压 铸 铝 合 金 等 。 根 据 合 金 化 及 其 热 处 理 特 性 通 常 将 形 变 铝 合 金 分 为 热 处 理 不 可 强 化 铝 合 金 ［ 纯 铝 L 系 列 、 防 锈 铝 LF(Al-Mn，Al-Mg) 系 列 ］ 和 热 处 理 可 强 化 铝 合 金 ［ 硬 铝 LY(Al-Cu-Mg-Mn) 系 列 、 锻 铝 LD(Al-Mg-Si-Cu) 系 列 、 超 硬 铝 LC(Al-Zn-Mg-Cu) 系 列 及 其 他 系 列 （ 如 A1-Li）］  。

二 、 铝 合 金 的 宏 观 检 验
       无 论 是 铝 及 铝 合 金 铸 件 、 变 形 铝 及 铝 合 金 铸 锭 还 是 变 形 铝 合 金 加 工 材 、 制 品 ， 都 会 在 熔 炼 、 凝 固 结 晶 、 变 形 加 工 成 型 、 热 处 理 等 过 程 中 由 于 种 种 原 因 在 制 品 中 产 生 相 应 的 缺 陷 。 宏 观 检 验 使 用 简 单 的 手 段 ， 可 以 在 很 大 的 范 围 内 对 铝 合 金 制 品 的 内 在 缺 陷 进 行 检 验 ， 因 而 是 一种 行 之 有 效 的 常 规 检 验 手 段 。 宏 观 检 验 包 括 断 口 检 验 和 低 倍 检 验 两 种 方 法 。
  （ 一 ） 宏 观 检 验 金 相 标 准
       目 前 铸 造 铝 合 金 低 倍 检 验 金 相 标 准 只 有 一 个 ， 即 JB/T 7946.2-1999《 铸 造 铝 合 金 针 孔 》 ， 该 标 准 将 针 孔 度 分 为 五 级 ， 并 给 出 了 五 级 针 孔 度 的 标 准 图 片 ， 检 验 时 可 将 试 样 对 照 分 级 标 准 图 片 作 目 视 比 较 ， 确 定 试 样 的 针 孔 度 等 级 。
       铸 造 铝 合 金 中 的 其 他 宏 观 缺 陷 还 有 很 多 种 ， 但 目 前 尚 无 相 关 的 标 准 对 各 类 缺 陷 予 以 定义 及 分 级 ， 因 此 ， 其 检 验 可 以 参 照 变 形 铝 及 铝 合 金 铸 锭 缺 陷 标 准 进 行 检 验 。
   （ 二 ） 铝 合 金 中 的 宏 观 缺 陷 种 类 及 特 征
       GB/T 3246. 2-2000《 变 形 铝 及 铝 合 金 制 品 低 倍 组 织 检 验 方 法 》 规 定 了 变 形 铝 及 铝 合 金铸 锭 和 加 工 材 、 制 品 的 低 倍 组 织 检 验 时 试 样 制 备 （ 包 括 圆 铸 锭 、 挤 压 制 品 、 锻 件 、 板 材 等 ） 、 试样 侵 蚀 、 组 织 检 验 、 缺 陷 分 类 及 试 验 记 录 等 内 容 。 该 标 准 中 将 缺 陷 分 为 22 种 ， 分 别 为 ：
     1. 疏 松    在 晶 界 及 枝 晶 网 络 等 地 方 产 生 的 宏 观 或 微 观 的 分 散 性 微 孔 ， 造 成 铸 件 组 织 不致 密 。
     2. 非 金 属 夹 杂     混 人 铸 锭 中 的 熔 渣 或 落 人 铸 锭 内 的 其 他 非 金 属 杂 质 。
3. 外 来 金 属 夹 杂 及 白 斑     铸 造 过 程 中 掉 人 铸 锭 内 的 其 他 金 属 的 条 、 块 及 片 为 外 来 金 属夹 杂
4. 氧 化 膜    在 低 倍 试 样 上 呈 短 线 状 裂 纹 ， 多 集 中 于 最 大 变 形 部 位 ， 并 沿 金 属 流 线 方 向分 布。
     5. 化 合 物 (一 次 晶 )    为 形 状 规 则 的 粗 大 化 合 物  。
     6. 羽 毛 状 晶    又 称 花 纹 状 组 织 ， 为 择 优 取 向 的 孪 晶  。
     7. 光 亮 晶 粒    在 横 向 低 倍 试 样 上 为 色 泽 光 亮 ， 对 光 线 无 选 择 性 ， 并 有 树 枝 状 结 晶 特 征的 组 织 。
     8. 气 孔    低 倍 横 向 试 样 上 未 经 侵 蚀 即 可 显 现 的 表 面 光 滑 的 圆 形 或 椭 圆 形 孔 洞 。
9. 冷 隔    铸 造 时 由 于 液 流 中 断 或 供 给 不 足 ， 靠 近 槽 壁 的 熔 体 金 属 不 能 形 成 一 结 晶 整体  。
10. 铸 造 裂 纹    合 金 在 结 晶 过 程 中 或 完 全 凝 固 后 发 生 的 开 裂 ， 前 者 为 热 裂 ， 后 者 为 冷 裂 。
     11. 板 材 分 层    分 为 张 开 型 和 夹 杂 型 。
     12. 缩 尾     因 金 属 的 不 均 匀 流 动 ， 在挤 压 后 期 挤 压 制 品 内 部 形 成 的 缺 陷 称 缩 尾 。
     13. 成 层     在 挤 压 制 品 横 向 低 倍 试 样 上 的 边 缘 ， 常 出 现 明 显 的 壳 状 分 层 或 弧 形 裂 纹  。
     14. 挤 压 裂 纹    在 挤 压 制 品 的 表 面 层 产 生 的 锯 齿 状 开 裂 。
     15. 淬 火 裂 纹    由 于 淬 火 过 烧 而 形 成 的 裂 纹 。
     16. 粗 晶 环    在 淬 火 处 理 的 挤 压 制 品 横 向 低 倍 试 样 上 ，出 现 的 粗 大 再 结 晶晶 粒 组 织 区 ， 称 粗 晶 环 。
  17. 焊 合 不 良    用 分 流 组 合 模 挤 压 的 制 品 ， 其 焊 合 区 出 现 连 续 或 断 续 的 黑 色缝 隙 ， 称 焊 合 不 良 ；
     18. 锻 造 裂 纹   在 锻 造 过 程 中 ， 由 于 张 力 的 作 用 所 引 起 的 开 裂 。
     19. 压 折    在 模 压 制 品 的 低 倍 试 样 边 缘 ， 出 现 有 由 里 向 外 斜 向 延 伸 的 光 滑 折 缝 线 。
     20. 流 纹 不 顺    金 属 模 压 变 形 时 ，金 属 流 动 的 流 线 未 能 按 制 品 的 外 形 轮 廓 分布 ， 称 为 流 纹 不 顺 。
     21. 裂 口   铸 轧 板 的 表 面 局 部 出 现 抛 物 线 状 裂 纹 并 深 人 断 面 一 定 深 度 称 裂 口 。
     22. 纵 向 裂 纹   在 铸 轧 板 表 面 沿 纵 向 有 一 条 或 几 条 笔 直 的 裂 纹 ， 称 为 纵 向 裂 纹 。
 

  （ 三 ） 铝 合 金 制 品 的 晶 粒 度 检 验
标 准 GB/T 3246.2-2000 中 还 规 定 了 断 口 检 验 方 法 和 制 品 的 晶 粒 度 检 验 方 法 。
晶 粒 度 的 评 定 可 通 过 实 物 与 晶 粒 度 标 准 照 片 比 较 确 定 ， 其 中 等 轴 晶 粒 度 分 为 8级 ， (连)铸(连)轧 板 (带 )晶 粒 度 分 为 5 级 。 应 该 注 意 的 是 ， 与 常 用 的 晶 粒 度 评 定 方 法 相反 ， 本 标 准 中 晶 粒 度 级 别 越 高 ， 晶 粒 越 粗 。

三 、 铝 合 金 的 微 观 检 验
   （ 一 ） 铝 合 金 金 相 样 品 制 备 技 术
      铝 及 铝 合 金 的 制 样 过 程 中 必 须 避 免 形 成 较 深 的 变 形 层 。 取 样 时 可 以 用 手 工 或 机 械 锯 切的 方 法 在 需 要 分 析 的 部 位 取 样 ， 然 后 用 铣 刀 、 锉 刀 或 粗 砂 纸 将 受 检 面 磨 平 （ 磨 去 1～3 mm ） ，而 不 宜 用 砂 轮 切 割 或 磨 平 ； 再 用 金 相 砂 纸 由 粗 到 细 逐 道 磨 制 ， 一 般 磨 到 600 ” 砂 纸 即 可 ； 注 意磨 样 过 程 中 用 力 要 适 中 ， 并 避 免 将 上 道 粗 砂 粒 带 入下 一 道 ， 如 采 用 预 磨 机 则 最 好 用 煤 油 进 行冷 却 和 润 滑 。 如 样 品 较 小 或 需 要 观 察 试 样 的 表 面 （ 如 检 验 包 覆 层 ） 可 用 镶 嵌 试 样 ， 但 要 注 意镶 嵌 热 量 对 部 分 铝 合 金 的 时 效 强 化 作 用 ， 故 尽 可 能 采 用 冷 镶 法 制 样 。 铝 合 金 的 抛 光 可 以 采用 机 械 抛 光 、 化 学 抛 光 和 电 解 抛 光 ， 以 机 械 抛 光 较 为 常 用 。 机 械 抛 光 分 为 粗 抛 和 细 抛 两 步 ，粗 抛 可 用 浓 度 较 大 、 粒 度 较 粗 的 氧 化 铝 、 氧 化 铬 粉 与 水 混 合 的 悬 浮 液 或 金 刚 石研 磨 膏 ， 在细 帆 布 或 毛 呢 上 进 行 ； 细 抛 则 采 用 浓 度 较 稀 、 粒 度 较 小 的 氧 化 铝 、 氧 化 铬 悬 浮 液 或 金 刚 石 研 磨 膏 在 的 丝 绒 上 进 行 ； 如 果磨 制 不 当 则 可 在 磨 面 表 面 生 成 一 层 灰 白 色 的 氧 化 膜 ， 经 侵 蚀 后 表 面 发 灰 ， 高 倍 观 察 时 可 见 铝  基 体 上 的 许 多 小 黑 点 。 正 确 的 抛 光 样 品 表 面 极 光 亮 ， 无 磨 痕 和 脏 物 ； 对 工 业 纯 铝 和 高 纯 铝 试样 细 抛 后 无 法 去 除 磨 痕 的 ， 可 用 电 解 抛 光 的 方 法 制 样 。
   

 （ 二 ） 侵 蚀 剂 的 选 择
     侵 蚀 剂 的 选 择 应 根 据 合 金 成 分 、 材 料 状 态 及 检 验 目 的 而 定 。 常 用 的 侵 蚀 剂 有 HF(1mL)/H20(200mL)， HF(50mL)／H20(50mL)， HF(2mL)／HCl(3mL)／HN03(5mL)／H20(190mL)，HNO3(25 mL)／H20(75 mL)，H2S04  (10～20mL)／H20(80～90mL)，H3P04(10mL)／H20(90 mL) 等 ， 可 分 别 用 于 显 示 铝 的 一 般 组 织 、 晶 粒 组 织 、 辨 别 铝 合 金 中 的 各 类 相 。 侵 蚀 剂 应 采 用 化 学 纯 试 剂 和 蒸 馏 水 配 制 。
在 偏 光 下 观 察 铸 锭 、 退 火 状 态 样 品 的 晶 粒 及 加 工 变 形 材 料 的 显 微 组 织 ， 抛 光 后 的 试 样 应 进 行 阳 极 化 制 膜 处 理 ， 具 体 内 容 可 参 见 有 关 的 标 准 和 手 册 。

四 、 铸 造 铝 合 金 的 金 相 检 验
       1. 铝 硅 合 金 系 列    该 系 列 合 金 是 铸 造 铝 合 金 中 应 用 最 广 的 一 类 合 金 ， 以 铝 硅 二 元 合 金 为 基 础 。 铝 硅 二 元 合 金 相 图 见 图 9-1 ， 为 典 型 的 共 晶 系 相 图 ， 共 晶 点 温 度 577 ℃ ， 含 硅 量 的 质 量 分 数 12.6。 铸 造 铝 硅 合 金 一般 含 硅 量 的 质 量 分 数 4.5～13 ％ ， 具 有 良 好 的 流 动 性 、 小 的 线 收 缩 、 低 的 热 裂 性 和 良 好 的 气 密 性 ， 并 且 有 较 好 的 力 学 性 能 和 耐 磨 性 能。
根 据 相 图 ， 亚 共 品 铝 硅 合 金 在 凝 固 过 程中先生
成树枝状的α铝相，余下的部分铝液在α铝树枝生成(α+Si)共晶体。过共晶铝 硅 合 金 则 首 先 析 出 多 边 形 块 状 初 生 硅 ， 然 后 再 生 成 (α+Si) 共 晶 体 。铝 硅 共 晶
图 9-1   铝硅二元合金相图`             体 中 的 Si一 般 呈 粗 大 针 状 分 布 ， 会 降 低 合 金 的 力 学 性 能 。 生 产 上 多 采 用 （ 钠 盐 或 锶 盐 ） 变 质 处 理 的方 法 来 提 高 铸 造 铝 硅 合 金 的 综 合 性 能 。 经 过 良 好 变 质 处 理 的 共 晶 硅 得 到 了 细 化 ， 呈 点 球状 。 最 简 单 的 铝 硅 合 金 为 ZL102 ， 含 硅 量 的 质 量 分 数 10.0 ％ ～13 ％ ，为 共 晶 成 分 。 其 平 衡 组 织 为 铝 基 体 上 分 布 着 粗 大 的 共 晶 硅 。 经 过 正 常 变 质 处 理 后 ，其 显 微 组 织 为 均 匀 分 布的 树 枝 状 α铝 初 晶 及 细 粒 状 硅
与 铝 基 体 组 成 的 (α十 Si) 共 晶 。 图
12-2 (a) 、(b) 分 别 为 未 经 变 质 处 理
和 经 过 正 常 变 质 处 理 后 的 铝 硅 合 金
的 金 相 组 织 。 此 外 ， 铝 硅 合 金 中 常
含 有 杂 质 元 素 铁 ， 会 形 成 粗 大 针 状
铁 相 ，损 害 合 金 的 力 学 性 能 。
铝 硅 二 元 合 金 的 力 学 性 能 较 差 。
通 过 添 加 各 种 合 金 元 素 ，可 得 到 多            
元 的 铝 硅 铸 造 合 金 。由 于 硅 在 铝 中                 （ a） 未 经 变 质 处 理                          （ b） 经 正 常 变 质 处 理
的 溶 解 度 变 化 较 小 ， 故 铝 硅 二 元 合                          图 9- 2     铝 硅 合 金 金 相 组 织 （ l00 x ）
金 的 热 处 理 强 化 效 果 较 差 ； 但 多 元 铝 硅 合 金 均 可 以 通 过 热 处 理 以 析 出 弥 散 强 化 相 的 方 法 来 提 高 性 能 。由 于 铸 件 中 组 织 较 粗 大 ，且 存 在 偏 析 和 粗 大 化 合 物 相 ，故 铸 件 的 固 溶 处 理 应 保 温 足 够 长 的 时 间 ， 以 保 证 充 分 固 溶 。                    
      2． 铝 铜 合 金 系 列     即 ZL2XX 类 合 金 ， 常 见 的 有 ZI,201, ZL202 , 有 较 好 的 热 强 性 ， 可 通
过 热 处 理 时 效 强 化 。
      此 外 ， 铸 造 铝 合 金 中 尚 有 铝 镁 系 合 金 ， 如 二 元 合 金 ZL301 ， 多 元 合 金 ZL303, ZL305 等 ；
以 及 铝 锌 系 合 金 ， 如 ZL401、ZL402 等 。 这 些 合 金 中 的 相 组 成 可 参 见 同 类 形 变 铝 合 金 。
      3． 铸 造 铝 合 金 的 金 相 检 验 标 准    铸 造 铝 合 金 的 金 相 检 验 可 以 分 别 在 抛 光 态 和 侵 蚀 后 进 行 ，主 要 检 验 依 据 是 原 机 械 部 标 准JB/T 7946-1999《 铸 造 铝 合 金 金 相 》 ， 其 中 JB/T 7946.1-1999 用
于 铸 造 铝 硅 合 金 的 变 质 效 果 的 评 定 ，JB/T 7946.3-1999 用 于 铸 造 铝 硅 合 金 的 热 处 理 过 烧 组 织 的 评 定 ，JB/T 7946.4-1999 用 于 铸 造 铝 铜 合 金 晶 粒 度 的 评 定 。 此 外 ， 金 相 检 验 也 通 常 包 括 显 微 疏 松 的 观 察 。
(1) 铸 造 铝 硅 合 金 变 质 效 果 的 评 定 是 铸 造 铝 合 金 金 相 检 验 的 最 主 要 的 一 个 方 面 。 该 标 准 分 别 给 出 了 用 于 评 定 钠 变 质 和 磷 变 质 的 两 个 系 列 的 变 质 效 果 评 定 方 法 ， 其 中 以 钠 变 质 较 为 常 用 。 另 外 ， 工 业 生 产 中 也 比 较 广 地 采 用 锶 变 质 处 理 ， 在 实 践 中 可 参 照 钠 变 质 效 果 评 定 方 法 进 行 。铸 造 铝 合 金 金 钠 变 质 试 样 按 照 共 晶 硅 的 形 貌 将 变 质 效 果 分 为 未 变 质 （ 针 状 共 晶 硅 ） 、 变 质 不 足 （短 杆 状、针 状 共 晶 硅 ）、变 质 正 常（点 状、蠕 虫 状 共 晶 硅 ）、变 质 衰 退（共 晶 硅 变 粗 ）、轻 度 过 变 质 、 严 重 过 变 质 等 六 级 。 铸 造 铝 硅 共 晶 合 金 磷 变 质 试 样 变 质 效 果 ， 分 为 未 变 质 、 变 质 良 好 、 变 质 正 常 、 变 质 不 足 四 级 。
     (2) 铸 造 铝 硅 合 金 过 烧 组 织 的 评 定 适 用 于 可 热 处 理 强 化 的 合 金 ， 由 于 铸 造 合 金 在 凝 固 过 程 中 存 在 偏 析 和 低 熔 点 共 晶 物 ， 在 随 后 的 固 溶 处 理 温 度 下 ， 会 在 合 金 中 出 现 过 烧 三 角 或 晶 界 熔 化 、 复 熔 球 ， 及 复 熔 共 晶 体 等 金 相 组 织 ， 即 为 过 烧 。根 据 金 相 组 织 特 点 将 铸 造 铝 硅 合 金 的 过 烧 分 为 正 常 组 织 、 过 热 组 织 、 轻 微 过 烧 组 织 、 过 烧 组 织 、 严 重 过 烧 组 织 等 五 级 。
(3) JB/T 7946.4-1999 用 于 铸 造 铝 铜 合 金 晶 粒 度 的 评 定 。 一 般 从 抗 拉 试 样 上 切 取 或 按 有 关 技 术 文 件 规 定 要 求 取 样 ，在 显 微 镜 下 检 查 整 个 受 检 面 ， 并 按 大 多 数 视 场 对 应 级 别 图 评 级 。 铸 造 铝 铜 合 金 晶 粒 度 分 为 八 级 。

五、、变 形 铝 合 金 的 金 相 检 验
       根 据 铝 合 金 热 处 理 特 性 的 不 同 ， 可 将 其 分 为 热 处 理 强 化 铝 合 金 和 形 变 强 化 铝 合 金 ， 如 图 12-3所 示 二 元 铝 合 金 的 典 型 相 图 ， 在合金元素含量少的富铝一侧可
形 成 有 限 固 溶 体 ， 而在合 金 元 素 含 量 较 高时发生共 晶 转 变 。
图 中 D 点 以 右 的 合 金 ， 合 金 元 素 含 量 较 高 ， 流 动 性 较 好 ，
为  铸 造 铝 合 金 ； D 点 以 左 的 合 金 元 素 含 量 较 少 ， 但 可 以 通
过 加 热 得 到 单 相 固 溶 体 ， 塑 性 变 形 能 力 较 好 ， 适 合  于 冷 热 加
工 ， 故 称 为 变 形 铝 合 金 。 变 形 铝 合 金 中 的 右 侧 成 分 范 围 内 ，
合 金 元 素 在 铝 中 的 固 溶 度 随 温 度 的 下 降 而 降 低 ， 因 而 可 以 通
过 热 处 理 强 化 ， 为 热 处 理 可 强 化 铝 合 金 ； 左 侧 成 分 范 围 的 合
金 则 为 变 形 强 化 铝 合 金 。
   （ 一 ） 变 形 强 化 铝 合 金 的 金 相 检 验                                                          
      变 形 强 化 铝 合 金 只 能 采 用 加 工 硬 化 的 方 法 来 提 高 强 度 ，主                 图  9- 3     二 元 铝 合 金 典 型 相 图 及
主 要 有 纯 铝 合 金 和 防 锈 铝 合 金 。 纯 铝 中 主要 的 杂 质 元 素 为 硅 、                          铝合金的分类示意图
铁 ， 由 于 它 们 在 铝 中 的 固 溶 度 很 小 ， 因 而 通 常 以 杂 质 相 的 形 态 存 在 ， 如 FeA13 相 呈 针 状 或 细 条 状 ， 初 生 A11Z Fe3Si 呈 枝 条 状 ， 共 晶 A11z Fe3Si 呈 骨 架 状 。 经 变 形 加 工 后 ， 杂 质 相 被 破 碎 沿 压 延 方 向 呈 不 连 续 的 条 带 状 排 列 ， 组 织 呈 变 形 纤 维 状 。
   防 锈 铝 合 金 主 要 有 铝 镁 系 合 金 和 铝 锰 系 合 金 。 铝 镁 系 合 金 中 有 LF2, LF3, LF5, LF6等 牌 号 ， 含 镁 量 均 小 于 ７ ％ 。 铝 锰 系 合 金 主 要 有 LF21 ， 含 锰 1.0 ％ 一 1.6 ％ ， 
   （ 二 ） 热 处 理 强 化 铝 合 金 的 金 相 检 验
   热 处 理 强 化 铝 合 金 包 括 锻 铝 、 硬 铝 、 超 硬 铝 等 种 类 。 它 们 的 热 处 理 强 化 原 理 基 本 相 同 ，即 将 铝 合 金 加 热 到 溶 解 度 曲 线 温 度 以 上 ，保 温 一 定 时 间 后 ，迅 速 冷 却 得 到 过 饱 和 固 溶 体 （此 工 艺 称 为 固 溶 处 理 ） 。 固 溶 处 理 的 温 度 应 尽 可 能 的 高 ，以 提 高 铝 基 体 中 的 溶 质 原 子 的 固 溶 度 ， 但 又 应 注 意 不 要 超 过 晶 界 上 的 共 晶 体 的 共 晶 温 度 ， 以 免 造 成 过 烧 缺 陷 。 经 固 溶 处 理 后 ，合 金 的 基 体 为 过 饱 和 α铝 ， 有 较 好 的 塑 性 。 将 过 饱 和 固 溶 体 在 室 温 或 一 定 的 温 度 ( 如 180℃ ) 保 温 一 定 时 间 ， 过 饱 和 固 溶 体 中 会 析 出 细 小 的 弥 散 强 化 相 ， 这 样 的 处 理 分 别 称 为 自 然 时 效 与 人 工 时 效 。 按 时 效 程 度 的 不 同 ， 又 可 分 成 欠 时 效 、 峰 值 时 效 和 过 时 效 。 在 欠 时 效 状 态 下 ， 过 饱 和 固 溶 体 中 产 生 了 溶 质 原 子 的 富 集 ，使 合 金 的 硬 度 有 所 提 高 ； 在 峰 值 时 效 状 态 下 ， 过 饱 和 固 溶 体 中 析 出 了 半 共 格 或 共 格 的 弥 散 强 化 相 ，此 时 合 金 的 硬 度 最 高 ； 在 过 时 效 状 态 下 , 析 出 相 已 变 成 稳 定 相 ， 并 不 断 聚 集 长 大 ，此 时 ， 合 金 的 硬 度 下 降 ， 但 塑 性 则 有 所 回 复 。
       1. 锻 造 铝 合 金 的 金 相 检 验      锻 造 铝 合 金 为 铝 -镁 -硅 -铜 系 合 金 ， 是 由 铝 -镁 -硅 系 合 金 发 展 而 来 。 此 类 合 金 具 有 良 好 的 热 塑 性 ， 可 采 用 锻 造 工 艺 将 其 制 成 形 状 较 为 复 杂 的 零 件 。代 表 性 的 合 金 牌 号 有 LD2, LD10 等 。 图 9-4(a) 是 半 连 续 铸 造 LD10合 金 的 金 相 组 织  。 图 9-4( b)是 XC051 型 材 （ C S 态 ） 的 金 相 组 织 。
                     
（ a） 半 连 续 铸 造 状 态    （ 600 X ）    未 侵 蚀                                      （ b） XC051 型 材 （C S 态）     （ 21O X ）              
 图  9-4         LD10 合 金 的 金 相 组 织
       2. 硬 铝 合 金 的 金 相 检 验     硬 铝 是 铝 -铜 -镁 系 的 时 效 强 化 合 金 ， 一 般 还 加 有 少 量 的 锰 。 其 中 的 铜 与 镁 为 主 要 合 金 元 素 ， 通 过 析 出 θ 相 和 S 相 ， 起 到 沉 淀 硬 化 作 用 。 常 用 的 硬 铝 合 金 有 LY10, LY12 等 。
         
（ a） 半 连 续 铸 造 状 态    （ 320 X ）                                       （ b） 热压板材 （C Z 态）      （ 21O X ）              
 图  9 - 5         LY12 合 金 的 金 相 组 织
由 于 共 晶 组 织 的 存 在 , LY12合 金 在 固 溶 处 理 时 应 严 格 控 制 温 度 ， 避 免 过 烧 。 为 提 高 硬 铝 合 金 的 耐 腐 蚀 性 能 ， 一 般 采 用 轧 制 工 艺 包 覆 纯 铝 ， 因 而 在 热 处 理 过 程 中 还 会 产 生 铜 扩 散 。
过 烧 组 织 和 铜 扩 散 深 度 是 硬 铝 合 金 金 相 检 验 的 主 要 内 容 。
         
（ a） 半 连 续 铸 造 状 态                                                             （ b） 热压板材 （C S 态）                  
 图  9 - 6         LC4合 金 的 金 相 组 织     （210×）

       3. 超 硬 铝 合 金 的 金 相 检 验       超 硬 铝 合 金 是 在 硬 铝 合 金 的 基 础 上 添 加 质 量 分 数 为 4～8 ％ 的 锌 而 得 到 ， 其 强 度 更 高 ， 但 耐 腐 蚀 性 能 较 差 。 常 见 的 合 金 牌 号 有 LC4、LC9。
半 连 续 铸 造 态 LC4合 金 的 典 型 金 相 组 织 见 图 9-6(a) ； 热 压 板 材 (C S 态 ) 的 组 织 见 图 9-6( b) 。
       4 ．变 形 铝 合 金 金 相 检 验 标 准       标 准 GB/T3246.1-2000《 变 形 铝 及 铝 合 金 制 品 显 微 组 织 检 验 方 法 》 主 要 用 于 变 形 铝 及 铝 合 金 材 料 、 制 品 的 显 微 组 织 检 验 ， 包 括 铸 锭 的 显 微 组 织 检 验 、 加 工 制 品 淬 火 及 退 火 试 样 检 验 、 高 温 氧 化 、 包 覆 层 、 铜 扩 散 和 晶 粒 度 检 验 。
     （ 1） 铸 锭 的 显 微 组 织 检 验       指 在 抛 光 态 观 察 合 金 中 相 的 形 态 和 疏 松 、 夹 杂 物 等 缺 陷 ， 在 侵 蚀 试 样 上 观 察 枝 晶 结 构 、 鉴 别 相 组 分 以 及 观 察 淬 火 状 态 的 过 烧 组 织 。
       加 工 制 品 淬 火 及 退 火 试 样 的 检 验 通 常 在 200-500 倍 下 检 查 晶 粒 状 态 和 过 烧 组 织 。 在 该 标 准 中 分 别 给 出 了 铸 锭 正 常 与 过 烧 组 织 、 铸 轧 板 显 微 组 织 、 加 工 制 品 淬 火 与 过 烧 组 织 的 显 微 照 片 ， 可 供 检 验 时 对 照 比 较 。
      ( 2 ) 在 较 高 温 度 处 理 铝 合 金 材 料 时 ， 由 于 炉 内 空 气 湿 度 大 ， 热 处 理 后 材 料 表 面 起 泡 或 靠 近 表 面 内 层 沿 晶 界 出 现 气 孔 ， 此 现 象 称 为 高 温 氧 化 ， 标 准 中 并 给 出 了 高 温 氧 化 的 组 织 特 征 。
      ( 3 ) 在 合 金 板 材 的 表 面 ， 为 提 高 耐 腐 蚀 性 能 或 某 种 工 艺 的 需 要 ， 通 常 会 包 覆 一 层 铝 或 合 金 。 在 检 验 包 覆 层 的 厚 度 时 ， 应 采 用 板 材 的 横 向 截 面 ， 用 夹 样 或 镶 嵌 法 进 行 抛 光 ， 以 保 护 包 覆 层 不 被 磨 损 。 测 量 时 ， 应 取 包 覆 层 厚 度 的 5～10点 厚 度 平 均 值 ， 再 除 以 板 材 的 总 厚 度 ， 得 到 包 覆 层 厚 度 百 分 数 。
      ( 4 )对 Al-Cu-Mg 系 合 金 包 铝 板 材 ， 经 高 温 长 时 间 加 热 处 理 ， 合 金 中 的 铜 原 子 会 沿 晶 界 扩 散 到 包 铝 层 ， 即 产 生 铜 扩 散 现 象 。 铜 扩 散 深 度 越 大 ， 抗 腐 蚀 性 能 降 低 越 严 重 。 铜 扩 散 深 度 检 查 试 样 应 采 用 电 解 抛 光 ， 观 察 两 面 包 铝 层 中 铜 扩 散 的 最 大 深 度 。
( 5 ) 在 铝 和 铝 合 金 中 ， 晶 粒 度 的 检 查 通 常 是 指 基 体 (+ 铝 固 溶 体 )的 晶 粒 尺 寸 ， 对 于 少 量 的 相 、 夹 杂 物 和 其 他 附 加 物 ，在 晶 粒 度 测 定 中 通 常 不 予 考 虑 。 铝 合 金 晶 粒 度 的 检 验 方 法 和 其 他 金 属 材 料 的 晶 粒 度 检 验 方 法 基 本 相 同 ， 其 晶 粒 度 的 评 级 可 按 照 标 准 中 的 图 谱 比 较 确 定 。也 可 采 用 面 积 法 或 截 距 法 。
      ( 6 ) 除 上 述 标 准 外 ， 铝 合 金 的 金 相 检 验 尚 可 参 照 有 色 金 属 行 业 标 准 ： YS/T 417.1-4-1999《变 形 铝 及 铝 合 金 铸 锭 及 其 加 工 产 品 缺 陷 》。 内 容 包 括 第 1 部 分 变 形 铝 及 铝 合 金 铸 锭 缺 陷 ( 规 定 了 主 要 缺 陷 的 定 义 、 特 征 ， 分 析 了 产 生 原 因 ， 并 附 有 部 分 相 应 图 片 ， 可 用 于 缺 陷 的 分 析 与 判 定 )；第 2 部 分 变 形 铝 及 铝 合 金 板 、带 缺 陷 ；第 3 部 分 变 形 铝 及 铝 合 金 箔 缺 陷 ；第 4 部 分 变 形 铝 及 铝 合 金 铸 轧 带 缺 陷 。
       铝 合 金 中 主 要 组 成 相 与 金 属 间 化 合 物 相 的 种 类 较 多 ， 它 们 的 鉴 别 也 比 较 复 杂 ， 目 前 尚 无 相 关
的 国 家 标 准 ， 一 般 可 以 通 过 用 不 同 的 试 剂 侵 蚀 后 ， 观 察 其 色 泽 的 变 化 予 以 鉴 别 。 其 结 果 的 正 确 性
已通 过 电 子 探 针 、 电 子 衍 射 等 方 法 所 证 实 。