铝合金过烧后,晶界熔化,力学性能恢复不了
铝合金过烧后晶界和低熔点共晶已经熔化,冷却后留下氧化膜和孔洞。重新固溶和时效都无法把熔开的晶界恢复成原状。

铝合金固溶加热若超过晶界低熔点共晶能够承受的温度,晶界和共晶先熔化。熔化的金属在晶界流动,遇到炉气就氧化,冷却后留下氧化膜、孔洞和重新凝固的共晶圆点。晶界已经不再是原来的连续金属。这种过烧一旦发生,力学性能就恢复不了,因为孔洞和氧化膜不是溶解进基体就能消失的。熔化过的晶界在冷却后已经是缺口,不是还能重新焊合的金属。
晶界熔化留下永久损伤
过烧的金相特征是晶界变粗、三角晶界发黑,共晶呈圆球或花朵状,严重时表面起泡。这些都是熔化后又凝固的痕迹,不是时效析出的细小质点。强度和延伸率一起下降,断口沿晶,因为裂纹顺着已经氧化的晶界走。同样的合金,加热温度只要跨过这条线,性能就突然变坏,而不是随温度慢慢变化。
重新固溶只能把还能溶解的相再溶进去,溶不掉晶界上的氧化膜,也填不上已经形成的孔洞。再时效只能在残留的基体里析出强化相,晶界的缺口还在。所以过烧件无论重做几次热处理,延伸率都回不到原工艺的水平。把过烧当成普通的加热不足去延长保温,只会烧得更重。延长保温等于在已经熔化的晶界上停留更久。
炉温不均匀时,靠近发热体或气流死角的零件先过烧,同一筐其余零件可以仍然正常。过烧件表面可能发暗、起泡,正常件仍有金属光泽。不能用筐边一件的性能代表整筐,也不能用筐中心的合格件推断靠热源的那件还能用。要按位置抽金相,圆球状共晶和三角晶界是过烧的直接证据。没有复熔圆点和发黑三角晶界的低性能,还可以按欠时效或冷却过慢返工。
别的热处理失误还能补
欠时效或时效温度偏低,强化相析出不够,强度低,但晶界没有熔化,金相上没有复熔圆点和氧化膜。提高时效温度或延长时效,强度可以上来。过烧则越时效越不能把晶界补上。区分的关键是晶界有没有熔过,不是强度数字低不低。强度低而晶界干净,还可以重做时效。
固溶温度偏低时,强化相没有溶完,淬火后时效潜力不足,性能也低。重新用正确温度固溶再时效,未溶的相可以溶入,性能恢复。过烧是温度已经高过了熔点,再按正确温度加热,熔过的孔洞不会愈合。加热记录若显示超温,就要先查金相,不要直接安排返工固溶。
淬火冷却太慢,晶界会析出粗大的相,耐蚀和韧性下降,看起来也在晶界。但这些相是固态析出,晶界没有孔洞,没有氧化膜,复熔的圆球也不存在。加快冷却或重新固溶后快冷,往往可以改善。过烧的氧化膜在重新加热时仍然留在晶界上,快冷改变不了它。
过烧有时只发生在零件最薄、升温最快的边角,心部尚未熔化。边角延伸率差、心部合格,不能把整件判成均匀的时效问题。加工若还要去掉边角,要确认剩余截面的晶界是否已经熔过。只去掉起泡的皮,皮下晶界仍有氧化膜,受力时仍会沿晶开裂。
轻微过烧和严重过烧都不可靠地“调回来”。轻微时圆点少,性能下降已经开始;严重时起泡、晶界连续发黑,强度大幅丧失。两者都不应返回热处理线指望恢复。能用的只有金相确认未过烧的零件。已过烧的应隔离,避免和欠时效件混在同一返工批里。
加热炉的超温保护、热电偶位置和料筐摆放,决定过烧会不会反复出现。热电偶插在低温区,仪表正常,靠加热器的工件已经熔化晶界。发生过烧后要核对测温点是不是工件最热的位置。只把仪表设定温度降低一点,而热电偶仍然不在热点,热点还会再烧。
铝合金过烧后晶界熔化,冷却留下的氧化膜和孔洞使力学性能恢复不了。欠时效、固溶不足和冷却过慢都可能使性能偏低,但晶界没有熔过,还可以重做热处理。金相上出现复熔圆点和三角晶界发黑,就不要再进炉指望恢复。返工批里混进过烧件,整批的性能数据会被这一件拉乱。