韩 华，郭宝丰，李海仙，郝志刚，范海涛

(东北轻合金有限责任公司，黑龙江 哈尔滨150060)

　　摘要：分析了6082铝合金扁铸锭不经加热而锯切产生裂纹的原因；从调整合金成分、提高合金塑性、控制铸锭停放时间等方面提出了减少锯切裂纹的措施。

　　关键词：铸造应力；不平衡结晶；塑性

　　直接水冷半连续铸造铝合金铸锭，在快速冷却的条件下铸锭中产生不平衡结晶和冷却不均匀，使得铸锭显微组织中存在化学成分和组织偏析，产生应力分布不均匀。因此，大多数铸锭在冷加工和热加工前要进行均匀化退火(简称均火)。均火的目的是使不平衡共晶向基体金属溶解，枝晶偏析成分在晶体内分布趋于均匀，过饱和固溶元素从固溶体中析出，从而消除铸造应力，提高铸锭塑性，减小变形抗力。

　　用普通铸造的6082铝合金255mm×1500mm规格横向压扁铸锭可以不采用均火，其化学成分见表1。试验初期，该规格铸锭多次发生锯切裂纹。为了防止锯切裂纹，我们试验了先在均火炉加热(4000℃加热10h)后锯切的方法，达到了抑制锯切裂纹废品的目的。但近年来随着该制品产量增加，采用锯切前加热的方法除造成能源消耗、增加生产成本之外，还占用了均火炉，使均火工序成为生产的窄口。为了解决上述问题，我们从调整合金成分、提高

　　合金塑性等方面寻找锯切前不经均火处理的方法，成功地防止了该合金铸锭锯切裂纹。

表1　6082铝合金化学成分（质量分数）　　　　%

　　1  扁锭锯切裂纹的形态及产生原因

　　1.1  6082合金扁锭锯切裂纹形态

　　锯切裂纹一般发生在锯片一侧靠近锯床夹具端的铸锭上，裂纹沿铞片向铸锭长度方向延伸。裂纹长度不等，有时波及整根铸锭（长约5m）、有时延伸200mm～500mm；裂纹深度几乎穿透铸锭厚度；裂纹处的断面呈亮白色，属于冷裂纹；出现裂纹时伴有震动和巨大的响声。裂纹形态见图l。

图1 6082铝合金扁锭锯切裂纹形态示意图

　　1.2 锯切裂纹产生原因

　　（1）铸锭中残余应力和锯切力叠加的结果

　　6082铝合金255mm×l500mm规格铸锭是采用直接水冷半连续铸造成型的，由于凝固先后和冷却速度的差别，在铸造过程中的铸锭和已铸完的铸锭上都有应力存在，但在整体上属于平衡状态，即有拉应力区和压应力区，而且拉应力总和等于压应力总和。铸锭不仅在横向发生收缩，而且在纵向上也发生收缩。因此，铸锭中的拉应力不仅在水平方向存在，而且在垂直方向也存在。当铸锭冷却到室温后残余应力才最终固定下来。不论在铸锭的横向和纵向，铸锭的中部总是处于拉应力状态，在金属注入点处有最大的拉应力值。

　　在铸锭的锯切过程中，破坏了应力的静态平衡，锯切力和铸锭中的残余应力产生了叠加，当叠加后的拉应力超过铸锭的强度极限时就产生锯切裂纹，晶界上的Mg2Si相越多，铸锭产生锯切裂纹的倾向越大。

　　（2）晶界和枝晶界存在脆性相

　　6082铝合金属于Al-Mg-Si系合金，Mg、Si为主要合金元素并以Mg2Si相为主要强化相。Mg、Si元素生成Mg₂Si相（Mg：Si为1.73）后存在过剩Si，Mg₂Si相存在于晶界、枝晶界上使合金的脆性增大。因此，合金中Mg含量越高，晶界和枝晶界的脆性相越多，合金的锯切裂纹倾向也越大。

　　2 防止锯切裂纹的措施

　　2.1 控制合金中Mg、Si元素含量

　　控制合金中Mg含量，使晶界、枝晶界Mg₂Si相尽可能的少，合金中Si含量多，增加合金的流动性，提高合金的补缩、焊合能力和致密度，从而缩小合金固-液区温度区间，增加固-液区的塑性。在减少铸造热应力的同时，还能改变晶界或枝晶界上的相组成，使脆性相在晶界上不连续分布，提高了铸锭抵抗锯切裂纹的能力。

　　为探索合金成分与铸