表面氣泡

鑄錠均勻化熱處理後，有時在表面形成的鼓包稱表面氣泡。鋼板表面氣泡是指在鋼板表面出現無規律分布的、或大或小的鼓包，外形比較圓滑。氣泡開裂後，裂口呈不規則的縫隙或孔隙，裂口周邊有明顯的脹裂產生的不規則“犬齒”，裂口的末梢有清晰的線狀塌陷，裂口內部有肉眼可見的富集夾雜物。

基本介紹

• 中文名：表面氣泡
• 外文名：表面氣泡
• 釋義：在表面形成的鼓包
• 巨觀特徵：鼓包內為空腔
• 解決措施：加強除氣精煉
• 影響：破壞了表皮組織的連續性

氣泡種類

氣泡有兩種：一種是表面氣泡，一種是穿通氣泡。氣泡一般不是熱處理本身造成的，但此種缺陷或廢品通過淬火或退火加熱才能顯現出來。

表面氣泡出現在包鋁板材上。產生的原因是，在熱軋的第一個道次焊合軋制時，由於包鋁板與鑄錠之間落入潤滑劑，結合得不牢，或由於鑄錠銑面質量不高，表面上黏有髒物及其他外來的易揮發物質。當軋製成薄板時氣體被壓人板內，在淬火或退火加熱時，使積存於包鋁層和鋁板夾層中的空氣或水蒸氣膨脹，而形成了表面氣泡。消除這種氣泡的辦法是，在進行第一道軋制時，不供給乳液，並要認真地消除包鋁板和鑄錠表面上的髒物。

在空氣爐中進行淬火加熱時，由於溫度過高，加熱時間長，製品表面常因吸入氣體而形成表面氣泡。選用恰當的熱處理制度，或改用熔鹽爐進行淬火處理可以消除這類表面氣泡。

穿通氣泡多半產生在薄壁的板材、管材和型材上，氣泡貫穿了半制品的壁。產生的原因是合金在熔煉時除氣不淨，在鑄錠中含有較大的氣泡。此氣泡保留在半制品中，在熱處理後表現出來。消除穿通氣泡的辦法是，加強熔煉時的精煉和除氣操作。

巨觀組織特徵

在鑄錠表面上為分散的鼓包，鼓包內為空腔，放大倍數觀察，空腔內壁呈現閃亮的金屬光澤。

顯微組織特徵

氣泡空腔附近有疏鬆和均火後殘餘的枝晶組織，氣泡內壁對應位置的枝晶組織有對應性。用電子顯微觀察，氣泡內壁有梯田花樣，表明氣泡以疏鬆為核心形成。

表面氣泡的形成機理

鑄錠表面氣泡不是鑄造後就存在，而是鑄錠均勻化退火後才出現，好像這不屬於冶金缺陷，其實這正是由於鑄錠中氫含量過高所致。

當熔煉過程中，由於除氣不徹底，將熔體中殘存的過多氣體，主要是氫氣保留在鑄錠內。氫含量過高時在鑄錠內形成氣泡，氫含量較高時形成疏鬆。

鑄錠的表面氣泡除與鑄錠內的氫含量有關外，還與鑄造時的冷卻速度和均勻化溫度有關，根據對Al-Mg-Si合金的研究，當鑄錠中氫含量相同時，鑄造冷卻速度愈快，均火溫度愈高，在鑄錠表面愈容易生成氣泡。鑄錠中氫含量愈高，不管鑄造冷卻速度如何，生成表面氣泡的均火溫度愈低。

表1 鑄錠氫含量、冷卻速度、均火溫度與表面氣泡的關係
均火溫度/℃	鑄錠冷卻速度	熔體含氫量/mL（100gAl）-1
		0.142	0.174	0.192	0.280
530	慢冷; 快冷
540	慢冷; 快冷				氣泡; 氣泡
550	慢冷; 快冷			氣泡; 氣泡	氣泡; 氣泡
560	慢冷; 快冷	氣泡; 氣泡	氣泡; 氣泡	氣泡; 氣泡	氣泡; 氣泡
570	慢冷; 快冷	氣泡; 氣泡	氣泡; 氣泡	氣泡; 氣泡	氣泡; 氣泡
580	慢冷; 快冷	氣泡; 氣泡	氣泡; 氣泡	氣泡; 氣泡	氣泡; 氣泡

除鑄錠外，加工製品如板材和擠壓製品等，在熱處理時也能在其表面上生成氣泡。其原因除鑄造生成氣泡的原因外，還與熱處理爐內濕度過大有關。因為水蒸氣與鋁表面反應生成原子氫，氫原子半徑很小，沿著晶界和晶格間隙擴散進入金屬表層內。當爐內溫度降低時，由於爐內氫濃度很低，氫又從固溶體內析出，壓力大到幾個大氣壓，將表面金屬鼓起形成氣泡。這種氣泡是由環境氫引起的，氣泡尺寸較鑄錠內部氫引起的氣泡尺寸小，一般為0.1mm-1mm，氣泡大小均勻。

表面氣泡防止措施

1.加強除氣精煉，儘量降低鑄錠氫的含量；

2.熱處理時溫度不能太高，時間也不能過長；

3.熱處理爐內濕度不能過高；

4.鑄造、製品和器具等要乾燥。

表面氣泡對性能的影響

表面氣泡破壞了表皮組織的連續性，鑄錠要車皮和銑面，板材和鍛件不應超過公差餘量之半。