镁合金常见缺陷

镁合金常见缺陷特征、原因和防止措施

1、氧化冷隔

1.1 特征

金属液流被氧化隔开而未熔合一体，严重时成为欠铸。常出现在铸件的顶壁上、薄的水平或垂直面上、厚薄转接处或薄筋条上。

1.2 原因

（1）浇注温度过低，合金流动性差。

（2）型腔排气不良，阻碍合金液的流动。

（3）浇道、横浇道或内浇道的面积不够，金属液充填的速度缓

漫或流动的距离太远。

（4）型芯错位或移动，使某一部位的壁厚明显变薄。

1.3 防止方法

（1）适当提高浇注温度和金属型温度。

（2）增加铸型、型芯的排气能力。

（3）合理选择浇注系统的位置、数量和面积。

（4）增加铸件某一部位的厚度。

（5）保持金属液流平稳、均匀而无紊流地进入铸型。

2、夹杂

2.1 氧化皮

2.1.1 特征

断口呈深灰色、黑和浅黄色而不规则的点或小块状存在于铸件内部，外形上呈薄片、皱皮或团絮状，有时还带有少量的熔剂。薄壁铸件则常露于表面。

2.1.2 原因

（1）合金熔炼过程中因生成氧化物而造成的夹杂。主要原因是炉料不清洁，熔剂不干燥，精炼作用不完全，浇注前的静止时间不够以及熔炼操作不当。

（2）浇注过程中因形成氧化皮而造成。主要原因是浇注系统设计不合理，浇注时合金剧烈氧化或产生涡流以及浇注操作不当。

（3）铸型本身原因：主要是砂型及型芯哄烤不良，保护剂不足，和箱后停放时间过长，型砂过湿，型砂捣得太实等。

2.1.3 防止方法

（1）保护炉料清洁、熔剂干燥，仔细精炼，充分静置并往合金加入少量的铍。

（2）正确设计浇注系统，采用过滤器，启动坩埚要平稳，正确浇注，避免氧化和燃烧。浇注时不断撒以硫磺、硼酸或喷以保护气氛。

（3）造型操作要正确，控制型砂水分，砂芯要干透，控制好合箱时间。

2.2 熔剂夹杂

2.2.1 特征

（1）大块熔剂夹杂在铸件内呈水滴状，常与熔渣同时出现。细小熔剂夹杂呈分散状，经过一段时间后在铸件表面上或断口上呈暗色斑点。

（2）表面上的大块熔剂夹杂在出型后暗褐色，而细小熔剂则难以被发现。

（3）熔剂夹杂一般分布在浇注系统和内浇道附近或铸件下部。机加工暴露出熔剂的表面在空气中停留一段时间后呈暗色斑点，然后在斑点上出现白色粉末（“长毛”）。

2.2.2 原因

（1）违反精炼和静置的规定。

（2）熔剂的成分、配制、保管不当。

（3）未遵守浇包在坩埚中舀取金属液的规定而将熔剂搅入合金液内，坩埚剩留的合金液过少。

（4）可提式坩埚中的熔剂未清理干净，出炉时不平稳，浇注后剩留的合金液过少。

（5）浇包未洗涤干净，洗涤剂的使用次数太多，变脏以及温度太低。

（6）浇注系统设计不良。

2.2.3 防止措施

（1）应遵守合金熔炼规范和浇包在坩埚中舀取合金液的规定，两次舀取金属液之间的时间间隔不少于4min。

（2）使用合格的熔剂并定期检查。

（3）浇注前仔细清除坩埚周围边缘和可提式坩埚浇嘴上的熔剂。

（4）吊出坩埚时要平稳，坩埚中要剩留规定比例的合金液体。

（5）熔剂坩埚的温度不低于780℃，浇包和工具洗净后要滴净所有的熔剂。

（6）采用合理的浇注系统。

2.3反应后的砂夹杂

2.3.1 特征

该缺陷存在于含锆的合金铸件中，呈“不均匀分布的点状偏析”，即轮廓极为分明，直径约1mm的圆形亮区，常带有比中心还亮的亮圈显示于射线上。

2.3.2 原因

被卷入的砂粒同熔融的含锆合金起反应后生成的单个缺陷。

（1）舂砂太软。

（2）型砂湿强度低。

（3）内浇道太少、太狭窄，致使金属液的进口速度太高。

（4）浇注温度太高。

3、显微疏松和松孔

3.1 特征

显微疏松是金属枝晶或晶界孔洞。分布在铸件补缩不良的部位，用肉眼无法分辨但在显微镜下可看到成片的小孔。

在断口上呈淡黄、灰色或黑色。射线照相检验时在底片上呈羽毛状或海绵状暗区。一般在铸件内部，有时穿透整个壁厚，造成铸件气密性不合格。

松孔是金属不致密的宏观疏松，可用肉眼分辨。分布在铸件内部，露出表面后则呈虫蛀状，所以又称为“虫蛀状疏松”。

3.2 原因

3.2.1 凝固过程中补缩不良

（1）浇注系统和冒口设置不当。

（2）冷铁位置和厚度不当。

（3）铸件形成毛刺、飞边等。

（4）引入合金液的位置不当。

（5）铸件局部过热和金属型温度过高。

3.2.2 合金中气体含量多促使显微疏松形成加剧

（1）炉料、熔剂潮湿。

（2）回炉料等表面腐蚀。

（3）铸型通气不良。

3.2.3 某些合金本身的结晶间隔大，如ZM-1、ZM-5，显微疏松倾向性大。

3.2.4 变质或加锆细化合金不够，合金的结晶组织大，加剧和促使显微疏松的形成。

3.3 防止方法

（1）正确使用冒口、冷铁，使铸件顺序凝固。

（2）向冒口内导入热金属液、加大冒口等延缓冒口的冷却。

（3）开设冷却筋或冷却刺。

（4）改变零件的局部结构，消除热节部位，使之有利于顺序凝固。

（5）适当降低硬模温度，按顺序凝固原则调整涂料，

（6）使内浇道均匀分布于铸型上，在某些情况下，在内浇道对面放置冷铁。

（7）适当降低合金的浇注温度。

（8）炉料应干燥并清洁。

（9）变质良好。

（10）砂型的水分要适当，铸型的排气要畅通。

4、偏析

4.1含锆镁合金中的共晶偏析（共晶富集）

4.1.1 特征

产生于稀土镁合金铸件中。在射线照片上的特征类似与显微疏松、热裂、缩孔等缺陷的亮区。

4.1.2 原因

这种偏析是当合金凝固期间形成显微疏松、热裂、缩孔等缺陷后，又被其临近富有稀土金属一类高X射线密度的合金元素的共晶液体所充填。

4.1.3 防止方法

与排除显微疏松、热裂、缩孔等缺陷的方法相同。在缺陷被共晶液体完全填满的情况下虽对铸件的力学性能无明显影响，但其临界工艺状态应引起注意。

4.2 含锆镁合金中的流线（共晶贫乏）

4.2.1 特征

主要产生在铸件较薄的断面处，在射线照片上显示出暗色的扩散线条，其形状与铸件表面上流痕相符。

4.2.2 原因

型腔一部分被金属液体所充填并在与来自另一股金属液相遇之前凝固，然后已凝固的前沿部分溶化后再开始凝固。这样，在贴近凝固前沿的合金成分贫缺高射线密度的合金元素。

4.3 密度偏析

4.3.1 特征

一般分布在铸件的厚大部分。在射线照片上呈白色，可以与基体相融合的一些白色扩散斑点相连而形成斑纹状，甚至云状。

4.3.2 原因

液相线以上沉淀出的质点的凝聚，出现在铸件厚大截面处的较低部位。在Mg-Zn-Zr 合金中是Zn-Zr化合物；在Mg-Al合金中是Mn化合物。除合金成分外，尚有以下因素：（1）浇注温度过高。

（2）铸件厚大部分冷却太慢。

（3）金属型温度过高，局部涂料太厚。

4.3.3 防止方法

偏析的存在说明凝固条件不良。

（1）在冷却较慢的部位安放冷铁。

（2）降低浇注温度，缩短铸件的凝固时间。

（4）适当降低金属型的工作温度并控制涂料厚度。