粗晶環

粗晶環是擠壓製品周邊上形成的環狀粗大晶粒區域，是擠壓製品的一種組織缺陷。粗晶環中的晶粒尺寸可超過原始晶粒尺寸的10～100倍，達到800～1500btm。它引起製品力學性能降低，抗疲勞性能比中心區低，淬火後以及用刺ci帶有這種缺陷的坯料鍛造時，常在粗晶區產生裂紋。具有這種缺陷的鋁型材在拉伸矯直時，表面變得粗糙，在陽極氧化後表面不美觀。

基本介紹

• 中文名：粗晶環
• 外文名：coarsegrainzone
• 分類：粗晶和細晶
• 因素：溫度等

擠壓硬鋁棒上的粗晶環

1粗晶；2細晶

粗晶環按形成過程可分為兩類：一類是在擠壓時在制品外層出現深度不同的粗晶環，主要為工業純鋁、軟鋁合金以及鎂合金；另一類是在不潤滑正向擠壓的製品在淬火加熱時才出現的粗晶環，主要為鍛鋁、硬鋁和超硬鋁等鋁合金。此外，據文獻資料介紹，含銅58%、鉛2%的黃銅在725℃擠壓的棒材，在鍛造前加熱時在坯料外層也會出現粗大晶粒組織。粗晶組織的分布是，沿製品長度方向由前端外層向後端外層逐漸擴大，嚴重時可擴展到整個斷面。粗晶區中的晶粒不是等軸的，而是沿主變形方向即擠壓方向被拉長的。

產生粗晶環的根本原因是再結晶。 不潤滑正向擠壓時，錠坯表面與擠壓筒的強烈摩擦使得外層金屬的變形程度比中心區高几十倍，同時外層金屬受到較大的剪下變形，晶粒遭到較大的破碎，使內能增高，再結晶溫度降低。對純鋁等金屬來說，外層很容易發生再結晶，使晶粒長大，又因為外層金屬呈複雜的紊流狀態，並且製品由前端向後端變形程度越來越大，所以外層金屬變形不均勻，因而再結晶溫度也不均勻，使晶粒越往後端越粗大。

對鋁合金來說，合金中的Mn、Cr等元素在固溶體中能提高再結晶溫度，而合金中的化合物MnAl6、CrAl7、Mg2Si、CuAl2等又可阻止再結晶晶粒的長大。擠壓時強烈的摩擦作用使外層金屬流動滯後於中心區，外層金屬呈拉副應力狀態，促進了Mn的析出。這樣雖然使固溶體的再結晶溫度降低，產生一次再結晶，但因第二相由晶粒內析出後呈彌散質點分布在晶界上，阻礙了晶粒的集聚長大。因此擠壓後製品外層呈現細晶組織。在淬火加熱時，由於溫度高，析出的第二相質點又重新溶解，使阻礙晶粒長大的作用消失，一次再115ci刺結晶的一些晶粒開始吞併周圍的晶粒迅速長大，形成粗晶組織，即粗晶環。在擠壓製品的中心區呈穩定流動狀態，變形比較均勻，又由於受到壓副應力作用，不利於Mn的析出，中心區金屬的再結晶溫度升高，不易形成粗晶。

促成粗晶環的主要因素

是合金元素含量、均勻化溫度、擠壓溫度、擠壓筒加熱溫度、淬火加熱溫度及應力狀態。通常均勻化溫度越高，時間越長，粗晶環會越大。隨著擠壓溫度的增高，粗晶環的深度增加。擠壓筒的溫度高於錠坯溫度時，可減少粗晶環。淬火溫度越高將使粗晶環增加。

消除粗晶環的最根本的辦法是減少擠壓時的不均116勻變形和控制再結晶的進行，對不同的合金則應採取不同的措施。對鍛鋁可採取提高擠壓溫度以及適當降低淬火加熱溫度的方法；對硬鋁可採取增加Mn和Mg含量的方法；但對鍛鋁LDlo合金採取提高擠壓筒溫度、降低錠坯加熱溫度易產生悶車，目前還是採用增加Mn和Si含量的方法控制粗晶環。