第33卷第12期Vol.33No.12企业技术开发TECHNOLOGICALDEVELOPMENTOFENTERPRISE2014年4月Apr.2014Al-Mg合金钠脆问题工艺研究黄世恒（韶关市乳源东阳光精箔有限公司，广东韶关512700）摘要：Al-Mg合金铸锭含过量Na元素会导致热轧轧制过程中铸锭出现开裂，此现象称为“钠脆”现象。文章根据实际生产证实了“钠脆”问题的存在，并根据生产总结出导致“钠脆”的最低Na含量,同时分析了“钠脆”现象的成因。关键词：Al-Mg合金；钠脆；开裂；游离中图分类号：TG14文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）12-0125-01Al-Mg合金属于热处理不可强化合金，主要合金元素为Mg，以其强度高、成型性好、耐腐蚀的优势广泛应用于汽车行业、家电行业。电子行业、建筑行业。Al-Mg合金铸造难度较其他1系、3系大，控制不好容易出现拉裂，随着装备水平、操作水平的提高，铸造裂纹发生的几率目前已经很低。但生产中发生了另外一种现象，铸造过程中完全正常，随后经过铣面、均热之后铸锭进行热轧，轧制厚度到达100mm附近时，材料边部和肋部萌生裂纹，继续轧薄，裂纹迅速扩大，同时中间也出现轻微的裂纹，厚度到达60mm附近，铸锭边部的局部裂口已经达到200mm，已经无法继续进行轧制。1原因分析1.1现象分析开裂发生后，检查热轧压下系统，弯辊系统发现机械电气等设备方面无异常，检查均热工艺，出炉时间发现工艺执行无异常，排除热轧因素后，进行熔铸方面的清查，首先合金成分方面，合金成分见表1，主成分正常，微量元素方面，正常炉次Na含量0.0006%（6ppm）以下，发生问题的铸锭Na含量0.0017%（17ppm），进一步验证这一元素变化是否是导致开裂的主因，首先对炉内其他铸锭Na元素含量进行统计，2块铸锭Na含量最低为6ppm，6块铸锭Na含量在6~9ppm之间，1块铸锭Na含量为13ppm，然后试验轧制不同Na含量的铸锭，试验轧制Na含量13ppm铸锭，轧至100mm厚度发生开裂，试验轧制Na含量6ppm铸锭，轧至6.5mm上卷未发生开裂，良好。试验轧制剩余的Na含量中间值的铸锭，轻微开裂，但能够满足轧制至6.5mm上卷要求。从而可以确定，Na元素含量过高是导致铸锭轧制开裂的原因，这在工艺上也称为“钠脆”现象。1.2原理分析Na在铝合金中的固溶度最大为0.0025%。微量Na在铝合金中一般是以金属间化合物（NaAlSi）的形式存在，无游离Na存在。但是铝合金中含有Mg时，将发生下列反应：NaAlSi+2Mg=Mg2Si+Na（游离）+Al，Na的沸点为882.9℃，远高于金属的熔炼过程中的铝液温度，故游离出的Na不会气化挥发，而会在后面的急冷过程中凝固在铸锭中。随后铸锭进行均匀化退火（540/510℃×4h），然后进行热轧，开始轧制温度为510℃，终轧温度为300℃，而Na的熔点低，只有97.8℃，所以整个热轧过程中，Na始终都是游离态存在，游离出来的Na在晶界处形成不连续的熔融球状质点，每个质点均相当于一个原始裂纹核心，随着合金基体中Na含量的增加，游离出来的Na含量必然增多，相当于原始裂纹尺寸增加。同时铸锭并不是在热轧轧制过程中第一道次就开裂，而是轧制几个道次有了一定变形量才开裂，这说明游离Na在铸锭塑性变形中随着位错，孪晶的移动而逐渐聚集。同时位错、孪晶也在Na聚集处堆积，Na聚集与位错堆积共同作用的结果使得铸锭解理断裂。Na含量不同，导致热轧过程中裂纹的萌生量不同，从而对于轧制过程的影响不同，从轧制过程可以看出，6ppm以下，Al-Mg产品轧制不会受到影响，6~9ppm，Al-Mg产品产品轧制影响较小，仍可以加工至成品。＞9ppm，产品热轧轧制过程中会发生开裂，无法轧制至成品。故Al-Mg生产中应严格控制Na含量，铸造中炉后（LH）样品的Na含量应控制在5ppm以内，产品的轧制过程中不会受到“钠脆”的影响，性能将更优良。1.3试验验证取良好铸锭与轧制至60mm开裂铸锭分别进行金相分析，金相抛光过程中，60mm热轧板制样难度很大，磨制后通过显微镜观察，相对于正常铸锭金相，开裂铸锭晶界处出现很多凹坑，这也验证了Na元素在晶界处处于游离态，从而加工过程中产生裂纹源，经过不断轧制后裂纹汇聚造成开裂。1.4Na超标分析可能导致本炉次Na元素超标因素很多，主要为：①铝锭中都含有一定量的Na，一般在8~15ppm，个别可以达到23ppm。②熔炼生产中...