变形镁及镁合金扁铸锭检测

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变形镁及镁合金扁铸锭检测

变形镁及镁合金扁铸锭是后续轧制、挤压等塑性加工工序的关键原材料，其质量直接影响最终产品的性能与合格率。因此，对扁铸锭进行系统、严格的检测至关重要。检测的核心目标是确保铸锭的化学成分均匀准确、物理状态完好、内部组织致密且无明显缺陷，满足后续变形加工及最终产品的技术要求。以下是针对变形镁及镁合金扁铸锭的关键检测项目：

一、 物理性能与外观质量检测

1. 几何尺寸与外形：

   • 厚度： 沿铸锭长度方向多点测量，确保厚度公差符合规定。
   • 宽度： 测量铸锭头部、中部、尾部的宽度，检查是否符合要求及宽度均匀性。
   • 长度： 测量整体长度是否符合要求。
   • 弯曲度： 检测铸锭在长度方向上的弯曲变形程度（通常要求平直）。
   • 平面度： 检测铸锭大面的平面度，是否存在翘曲。

2. 表面质量：

   • 表面缺陷检查： 目视或借助灯光仔细检查铸锭所有表面（两大面、两侧面、头尾端面），重点排查：
     • 裂纹： 表面或近表面的任何形式裂纹（冷裂纹、热裂纹）。
     • 冷隔： 金属液流未完全融合形成的接缝状缺陷。
     • 缩孔与疏松： 表面可见的孔洞或组织不致密区域。
     • 夹渣与夹杂物： 嵌入表面的耐火材料、熔剂或其他非金属异物。
     • 偏析瘤： 表面凸起的成分偏析区域。
     • 拉痕与划伤： 生产或搬运过程中造成的机械损伤（深度需控制）。
     • 氧化膜/氧化色： 检查是否存在过厚或不均匀的氧化层（可能影响加工及焊接）。通常要求表面光洁，无明显氧化皮或色差。
   • 表面处理检查： 确认铣面处理（如适用）后的表面粗糙度、平整度及是否存在残留刀痕、未铣净区域。

二、 内部质量检测

1. 超声波探伤：

   • 这是检测扁铸锭内部宏观缺陷最常用且高效的手段。
   • 通常采用纵波脉冲反射法，使用合适的探头频率（如2-5MHz）。
   • 检测范围： 覆盖铸锭整个体积，重点区域为头部、尾部及厚度中心区域（易产生缩孔、疏松、偏析等）。
   • 检测内容：
     • 内部裂纹： 检测任何方向存在的内部裂纹。
     • 缩孔与疏松： 检测铸锭内部的孔洞性缺陷和组织不致密区。
     • 夹杂物： 检测较大的非金属夹杂物或金属间化合物聚集区。
     • 偏析： 检测成分严重不均匀区域（有时表现为声学异常）。
   • 评定依据： 根据规定的当量尺寸（如平底孔当量）或面积型缺陷的尺寸、数量、分布位置进行分级评定。

2. 宏观组织检查（低倍检验）：

   • 在铸锭指定部位（通常为头、尾端或代表缺陷的部位）横向截取试样。
   • 试样经磨光、腐蚀（常用腐蚀剂如乙酸水溶液等）后，肉眼或低倍放大镜观察断面。
   • 观测内容：
     • 晶粒度： 观察晶粒大小及均匀性。
     • 疏松度： 检查中心疏松、一般疏松的等级。
     • 缩孔残余： 确认是否有残余缩孔存在及其位置、大小。
     • 裂纹： 检查试样截面上的任何裂纹。
     • 夹渣与夹杂物： 观察非金属夹杂物的分布。
     • 偏析： 观察是否存在明显的区域偏析（如逆偏析）。
     • 冷隔与流痕： 检查内部冷隔缺陷。

3. 显微组织检查（高倍检验）：

   • 在低倍试样上或特定位置截取金相试样。
   • 试样经研磨、抛光、腐蚀后，在光学显微镜下观察。
   • 观测内容：
     • 基体组织： α-Mg相的形态、分布。
     • 第二相： 金属间化合物（如Mg17Al12, Al8Mn5, MgZn相等）的类型、尺寸、形态及分布（是否连续网状、点状弥散等）。
     • 夹杂物： 非金属夹杂物的类型、尺寸、数量及分布。
     • 晶粒度： 精确测定晶粒尺寸（截点法或面积法）。
     • 异常组织： 是否存在过热、过烧组织（晶界氧化、复熔球等）。

三、 化学成分检测

1. 取样：

   • 在铸锭规定部位（通常是本体或代表部位）钻取屑末或截取块状样品。取样需避开偏析、夹渣等缺陷区域，保证成分代表性。
   • 取样方法需确保无污染（如使用专用钻头、清理干净）。

2. 分析方法：

   • 主量元素： 精确测定镁（Mg）含量以及合金中的主要添加元素（如铝Al、锌Zn、锰Mn、锆Zr、稀土元素RE等）的含量。
   • 杂质元素： 严格控制对性能（尤其是耐蚀性、高温性能）有害的杂质元素含量，主要包括：
     • 铁 (Fe)： 显著降低耐蚀性，需严格限制。
     • 铜 (Cu)： 有害杂质，降低耐蚀性。
     • 镍 (Ni)： 极有害杂质，严重损害耐蚀性。
     • 硅 (Si)： 影响组织，过量可能形成粗大脆性相。
     • 其他： 如钙(Ca)、钠(Na)等也可能根据合金牌号要求限定。
   • 分析精度要求： 使用光谱分析法（如光电直读光谱法-OES）或化学分析法（如滴定法、ICP-OES/MS），确保达到规定的分析精度要求。

四、 力学性能检测（根据需求确定）

• 对于某些特定要求或新工艺开发的铸锭，可能在铸态或均匀化退火态取样进行力学性能测试。
• 拉伸试验： 测定铸锭的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率。
• 硬度试验： 测量铸锭不同部位的布氏硬度或洛氏硬度，评估组织均匀性。

五、 其他检测

• 密度测试： （必要时）通过阿基米德法等测量铸锭的实际密度，评估其致密度（与疏松程度相关）。
• 腐蚀试验： （特殊要求）评估铸锭基体的固有耐蚀性（如盐雾试验）。

检测结果判定：

所有检测项目的结果必须与所生产的镁合金牌号对应的技术要求（如国家标准、行业标准或供需双方协议）进行严格比对。任何一项关键指标（如化学成分超标、存在超标的内部缺陷或表面缺陷、组织异常等）未达到要求，该铸锭即被判定为不合格。合格的扁铸锭方可用于后续的变形加工生产。

通过上述全面、严格的检测流程，可以有效控制变形镁及镁合金扁铸锭的质量，为生产高性能、高可靠性的变形镁合金产品奠定坚实基础。