表面气泡

铸锭均匀化热处理后表面形成的鼓包

铸锭均匀化热处理后，有时在表面形成的鼓包称表面气泡。钢板表面气泡是指在钢板表面出现无规律分布的、或大或小的鼓包，外形比较圆滑。气泡开裂后，裂口呈不规则的缝隙或孔隙，裂口周边有明显的胀裂产生的不规则“犬齿”，裂口的末梢有清晰的线状塌陷，裂口内部有肉眼可见的富集夹杂物。

气泡种类

气泡有两种：一种是表面气泡，一种是穿通气泡。气泡一般不是热处理本身造成的，但此种缺陷或废品通过淬火或退火加热才能显现出来。

表面气泡出现在包铝板材上。产生的原因是，在热轧的第一个道次焊合轧制时，由于包铝板与铸锭之间落入润滑剂，结合得不牢，或由于铸锭铣面质量不高，表面上黏有脏物及其他外来的易挥发物质。当轧制成薄板时气体被压人板内，在淬火或退火加热时，使积存于包铝层和铝板夹层中的空气或水蒸气膨胀，而形成了表面气泡。消除这种气泡的办法是，在进行第一道轧制时，不供给乳液，并要认真地消除包铝板和铸锭表面上的脏物。

在空气炉中进行淬火加热时，由于温度过高，加热时间长，制品表面常因吸入气体而形成表面气泡。选用恰当的热处理制度，或改用熔盐炉进行淬火处理可以消除这类表面气泡。

穿通气泡多半产生在薄壁的板材、管材和型材上，气泡贯穿了半制品的壁。产生的原因是合金在熔炼时除气不净，在铸锭中含有较大的气泡。此气泡保留在半制品中，在热处理后表现出来。消除穿通气泡的办法是，加强熔炼时的精炼和除气操作。

宏观组织特征

在铸锭表面上为分散的鼓包，鼓包内为空腔，放大倍数观察，空腔内壁呈现闪亮的金属光泽。

显微组织特征

气泡空腔附近有疏松和均火后残余的枝晶组织，气泡内壁对应位置的枝晶组织有对应性。用电子显微观察，气泡内壁有梯田花样，表明气泡以疏松为核心形成。

表面气泡的形成机理

铸锭表面气泡不是铸造后就存在，而是铸锭均匀化退火后才出现，好像这不属于冶金缺陷，其实这正是由于铸锭中氢含量过高所致。

当熔炼过程中，由于除气不彻底，将熔体中残存的过多气体，主要是氢气保留在铸锭内。氢含量过高时在铸锭内形成气泡，氢含量较高时形成疏松。

铸锭的表面气泡除与铸锭内的氢含量有关外，还与铸造时的冷却速度和均匀化温度有关，根据对Al-Mg-Si合金的研究，当铸锭中氢含量相同时，铸造冷却速度愈快，均火温度愈高，在铸锭表面愈容易生成气泡。铸锭中氢含量愈高，不管铸造冷却速度如何，生成表面气泡的均火温度愈低。

除铸锭外，加工制品如板材和挤压制品等，在热处理时也能在其表面上生成气泡。其原因除铸造生成气泡的原因外，还与热处理炉内湿度过大有关。因为水蒸气与铝表面反应生成原子氢，氢原子半径很小，沿着晶界和晶格间隙扩散进入金属表层内。当炉内温度降低时，由于炉内氢浓度很低，氢又从固溶体内析出，压力大到几个大气压，将表面金属鼓起形成气泡。这种气泡是由环境氢引起的，气泡尺寸较铸锭内部氢引起的气泡尺寸小，一般为0.1mm-1mm，气泡大小均匀。

表面气泡防止措施

1.加强除气精炼，尽量降低铸锭氢的含量；

2.热处理时温度不能太高，时间也不能过长；

3.热处理炉内湿度不能过高；

4.铸造、制品和器具等要干燥。

表面气泡对性能的影响

表面气泡破坏了表皮组织的连续性，铸锭要车皮和铣面，板材和锻件不应超过公差余量之半。

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