文：秦皇岛戴卡兴龙轮毂有限公司 刘宏磊
摘 要 对A356.2铝合金锭、熔炼炉中熔体、浇包中熔体以及低压铸造机保温炉中熔体的锶含量进行了对比分析,研究了锶元素在A356.2铝合金熔炼过程中的烧损情况。结果表明,A356.2铝合金中锶在熔炼过程中烧损程度较大,在低压铸造机保温炉中的烧损比熔炼过程中的锶烧损要少,为达到工艺要求可在精炼除气前添加铝-锶合金来调整锶含量。
关键词 A356.2铝合金;熔炼;锶;烧损
多年来,用钠或锶对Al-Si合金作变质处理,在金属型铸造中已广为应用。通过处理Al-Si合金凝固时形成极细的共晶Al-Si相,明显地提高了其力学性能,尤其是伸长率。而用锶变质Al-Si合金比用钠变质具有更长的有效期。目前在铝合金低压铸造车轮行业
已普遍采用锶做为变质剂,部分汽车厂商对铝合金车轮中的锶含量也做出了明确的要求。
有研究发现,随着锶元素的加入,合金中粗大的针状铁相开始出现断裂分叉现象,同时针状铁相的长度也随锶元素加入量的增加而减小,但锶对铁相的针状形貌没有明显改变。随着锶元素加入量逐渐增加,合金的抗拉强度和伸长率均呈现出先增后减的变化趋势。因此,在铝合金炼熔过程中控制锶的含量,能使合金材料的综合力学性能呈最佳状态。也有研究认为,锶是长效变质剂,变质时效时间6～ 8 h,重熔后仍有变质效果,无过变质现象。还有的研究认为,Al-Si合金重熔对锶的烧损影响不大。笔者在长期生产实践中发现并非如此,并为此进行了对比分析研究。
1 A356.2铝合金锭与其在熔炉中熔化后的熔体的锶含量
分别对供应商来料A356.2铝合金锭和对该批次铝锭在熔炼炉中熔化到720～ 750℃后熔体,用光谱仪进行成分检测,并对其锶含量进行统计对比,统计结果见图1。
A356.2铝合金锭中的锶含量(质量分数,下同)为0.02%～ 0.03%,熔炼后熔体中锶含量为0.005%～0.010%,这说明锶在熔炼及长期保温过程中烧损严重。铝锭中的锶绝大部分被烧损。
2 A356.2铝合金熔体转入浇包中进行成分调整后的锶含量
按客户要求,产品中锶含量应为0.01%～ 0.02%,故在铝合金熔体转入浇包后就应添加铝-锶合金做相应的调整。但是铝合金熔体加锶以后,熔体中的含氢量有提高的倾向,因此,铝锶合金应在铝液精炼除气前进行添加。我公司采用的是河北省四通新型金属材料有限公司的AlSr10杆,其中锶含量为9%～ 11%。考虑到在浇包及低压铸造机保温炉中烧损的因素,浇包中的锶含量控制在0.012%～ 0.022%之间,添加量根据铝液出炉时锶含量进行相应计算确定。加入方法:①用前烘烤干燥;②加入温度为720～ 750℃ ;③加入到浇包铝熔体中后开始用高纯氮气进行精炼除气。
分别对熔炼后的A356.2铝合金熔体与经添加铝锶合金进行成分调整后浇包中的A356.2铝合金熔体,用光谱仪进行成分检测,并对其锶含量进行统计对比,结果见图2。
3 A356.2铝合金熔体在机边保温炉中保温时的锶含量
分别对经添加铝-锶合金进行成分调整后,在浇包中的A356.2铝合金熔体和机边保温炉中在690～ 710℃保温的A356.2铝合金熔体,用光谱仪进行成分检测,并对其锶含量进行统计对比,结果见图3。
4 结果分析
由以上分析可知:① A356.2铝合金锭熔化到720～ 750℃过程中锶烧损严重(见图1);②由于A356.2铝合金在熔化过程中会提高氢的吸收率,使铸件内部出现针孔,在精炼除气前添加铝-锶来调整锶含量能够达到工艺要求(见图2);③ A356.2铝合金熔体在低
机边保温炉中也出现烧损,但比熔炼过程中锶烧损要少(见图3)。
锶化学性质活泼、不稳定,与空气中的水会发生反应生成Sr(OH)2并放出氢及热量,与空气中的氧会发生反应生成SrO。A356.2铝合金锭在熔化过程中熔体与空气接触,空气中含有水分较多,故锶烧损严重;相比在低压铸造机保温炉中熔体与经过干燥的空气接触,空气中含有水分较少(熔炼过程中熔体与大气接触,在我国北方即使是冬季的干燥季节一般空气的露点为- 20℃ ,水分子数为0.1020%,而通入低压铸造机的经干燥的压缩空气露点控制在- 40℃以下,水分子数小于0.0127%),故锶烧损比熔炼过程要少。另#p#分页标题#e#
外,熔体熔炼过程中比在低压铸造机保温炉中温度要高,随温度的上升也有可能会加速锶的烧损。也有研究发现铝合金存在严重锶变质作用衰退现象,大约只能延续90 min,锶变质作用衰退的原因是锶氧化,锶含量降至临界值0.003%～ 0.004%以下就起不到变质作用。
