挤压圆棒模锻后气泡成因分析

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1、7075挤压圆棒模锻后气泡成因分析1背景我厂供货的7075-H112Φ29.08mm棒材，用户锻造热处理后（锻造后形貌见图1，锻造后棒材部分直径约Φ28mm），在个别部件表面发现气泡缺陷，用户提出异议。气泡在锻件表面分布不均。在棒材长度方向上，气泡沿加工方向纵向断续存在，有一定的方向性，且在圆棒一端严重，至不规则端头处渐少；棒材圆周方向上，一侧气泡较多，另一侧较少。气泡大小不等，最大约2.4mm。个别气泡表面破损，可见内部为空腔结构，空腔内与基体相接一侧有类似撕裂成层样形貌。为分析气泡类型，技术中心在

2、接到样品后，立即对生产情况进行了调查，并对基材及缺陷部位进行了分析，现介绍如下。整体形貌局部严重区域形貌气泡空腔内形貌图17075锻件表面气泡图片2实验方法2.1基材挤压情况7075棒材挤压情况见表1。表17075棒材挤压生产记录型号规格挤压吨位材质状态冷却方式挤压工艺切头尾棒温：390-430℃切头1.5mTA_D001111Φ29.08棒1250T7075-H112风冷速度：0.4-0.7m/min切尾3.5m2.2取样位置分别对基材、缺陷部位进行了实验和检测，取样位置见图2。1热处理端头低倍、气

3、泡EDS基材成分、验证显微组织显微组织显微组织图2实验材料取样位置示意图2.3检测内容2.3.1低倍检测分别对棒材部位横截面、锻件端头处及气孔进行了低倍组织检测。（1）棒材横截面低倍检测主要检查基体是否存在疏松、夹杂等缺陷；（2）锻件端头处检测主要检查端头处气泡来源，是否从基体部位延伸而来；（3）气孔低倍主要利用体式显微镜检查内腔与基体相接一侧相貌。2.3.2显微组织检测（1）基体圆棒端显微组织主要检查是否因基材氢含量过高而导致显微疏松缺陷。基材高倍检查在棒材心部取样，分别使用光学显微镜、SSX-55

4、0扫描电镜观察；（2）基体不规则端头显微组织检查主要观察端头处是否有基体延伸的缺陷；（3）气泡内腔显微形貌观察。将气泡纵向、横向剖开，分别使用体式显微镜、光学显微镜、SEM对气泡与基体相接部位的内部形貌、显微组织、颜色等进行了检查。2.3.3成分分析（1）基体成分采用直读光谱仪做定量分析；（2）气泡内成分使用EDS对空腔内与基体接触面进行定性分析（直读光谱无法激发，且膜层过薄）。2.3.4气泡性质验证实验为验证气泡是否为基体氢含量过高所致，对该试样进行了重新固溶热处理验证实验。即将锻件车皮（1mm）后

5、，在470℃下重新固溶处理2h。若车皮重新固溶后仍出现气泡，则为基材氢含量过高；若无，则为挤压或后续工序产生。23实验结果3.1低倍组织3.1.1基体低倍图3a为圆棒处基体的低倍组织。圆棒截面未发现气孔、疏松、夹杂等缺陷。但在圆棒边缘距皮下0.25mm左右，发现有细小的分层小裂缝存在，类似成层，如蓝色箭头所示。此外，在红色箭头指示位置发现粗大晶粒。3.1.2不规则端头处横截面低倍图3b为不规则端头处低倍相貌。不规则断头只在气泡位置出现小分层或裂缝，其他位置无分层、裂缝或裂纹存在。a圆棒横截面b不规则端

6、头截面图3圆棒及端头处基材低倍组织3.1.3气孔低倍低倍下，已破裂的气泡颜色暗淡，无金属光泽；检测前刚剖开的气泡（横向），空腔内为白色，亦无光泽。气孔空腔内部与基体相接一侧体式显微观察结果见图4，可见为层状，撕裂类组织。10X50X图4气泡空腔内与基体相接处低倍形貌33.2显微组织3.2.1基体圆棒端显微组织圆棒端基体组织分为边部和心部两部分。圆棒端边部组织分别见图5a，5b，5c。图5a圆棒边部横断面组织中，在距边部0.18～0.3mm处，发现有近平行于棒材边缘的小裂缝或空腔状分层存在，与低倍照片中

7、的分层吻合；图5b边部纵断面组织中，在距皮下0.1～0.3mm处，发现有沿锻造方向（垂直于横断面）的小裂纹，裂纹长约0.15mm，与气泡位置一致。图5c为横断面分层或空腔的SEM局部放大组织，可见分层基底为不光滑的褶状组织。圆棒心部SEM显微组织见图5d，可见心部组织致密均匀，第二相弥散缝补，无孔洞、疏松、过烧等缺陷。a边部横截面b边部纵断面c局部放大SEMd心部图5基体圆棒端显微组织3.2.2基体不规则端头处显微组织图6a为基体不规则端头处的显微组织。图6a横断面组织，在距边部约0.2mm处发现有平

8、行于边缘的细线，未出现分层或裂缝，该缺陷即便经图6c放大后仍未发现分层裂缝，只有一黑色线状缺陷存在，且整个断面只此一处黑线，与圆棒中大量出现的分层或小裂缝不同。图6b为纵断面组织，纵断面皮下无裂纹，经图6d放大后，仍未发现裂纹。因此认为，在不规则端头处，基本不存在分层或裂缝，可能是变形所致，也可能是已接4近分层或裂缝的末端。横断面纵断面横断面纵断面图6基体不规则端头处显微组织3.2.3气泡显微组织气泡横、纵剖开后显微组织见图7。图7a、7b为纵剖面显微组