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比重偏析

由于合金中组元比重的不同所引起的偏析,叫比重偏析。

比重偏析的产生,有以下几种情况:

(1)合金中的两组元在液态下互不相溶,如铜-铝合金,当此类合金在液态放置过久时,将发生分层现象,比重大的组元沉在下面,比重小的组元浮在上面。

(2)液态合金在搅拌不均的情况下,由于选择凝固所生成的晶体,其比重与母液不同,或上浮或下沉,形成比重偏析。如巴氏合金中的铅基合金或锡基合金的偏析。

(3)铸件的凝固方向也会影响比重偏析。若铸件的凝固顺序是自下而上,对于初生晶的比重较大的合金而言,其比重较小的低熔点相很容易上浮,会加剧比重偏析;反之,当初生晶体的比重较小时,会减轻比重偏析。

总之,对易产生比重偏析的合金而言,必须采取防止措施,如控制熔炼工艺使合金成分均匀;尽量缩短液态合金的放置时间;加快冷却速度及合理控制铸件的凝固方向等。

比重偏析是由于金属液中各组成物间的比重差较大,在保温包以及冷却较慢时溶质产生上浮或下沉而引起的。与之相关因素有钎料性质,冷却速度,初晶的比重、形状和大小,铸造工艺等。如果合金液在抽拉前长时间静置,将引起严重的比重偏析。

枝晶偏析在固液相线差较大的固溶体合金中尤为突出。其成因在于合金在凝固温度范围内进行选分结晶的结果,使先后形成的结晶成分浓度不一样。部分钎料的枝晶偏析很严重。

晶界偏析使低熔点物质聚集于晶界形成的,由于晶界偏析不能通过均匀化退火予以消除,其危害可延续至钎料钎焊后的钎焊接头的热裂、晶界腐蚀等。

区域偏析有正偏析和反偏析之分。

材料和成分:锡基轴承合金(Sb10~12%;Cu5.5~6.5%; Sn余量)

缺陷名称:比重偏析

工艺过程:离心铸造(浇铸温度为390℃;浇铸前底板在320℃的锡浴中挂锡;继以500转/分的转速浇铸,然后喷雾冷却)

说明:基体为α固溶体,方块为β(SnSb)相,针状或星状者为δ(Cu6Sn5)相。图中两侧组织的分布极不均匀。右侧为轴承外层(靠底板)部分,其中ε相极为密集;而轴承内层(图左侧)中硬质的ε相则极少。由此说明,轴承内有严重的分层现象。此种分层却是由典型的比重偏析的造成。按:在锡基轴承合金中,由于α、β、ε三种相间存在比重差别,当离心铸造时,在在离心力的作用下,比重大的ε相于外层析出较多,而比重小的β相则在内层出现,因此构成比重偏析。

为防止此项缺陷的产生,可采取如下的措施:在浇铸前尽力搅拌溶液,使其均匀分布而ε相不致下沉。或在采用离心铸造时,根据轴承的大小,选择适当的转速来改善比重偏析。


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