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純金屬的鑄錠組織的形成?

時(shí)間:2024/12/2閱讀:21
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純金屬的鑄錠組織的形成?
鑄錠組織的形成
鑄錠凝固過程中,由于表面和中心冷卻條件不同,因此鑄錠的組織是不均勻的。如
圖鑄錠剖面組織示意圖。其組織由外向內(nèi)明顯分為三個(gè)晶區(qū):表層細(xì)晶區(qū),柱狀晶區(qū),中心等軸晶區(qū)。
                                1—表層細(xì)晶區(qū)   2—柱狀晶區(qū)    3—中心等軸晶區(qū)
   表層細(xì)晶區(qū):當(dāng)將鋼水澆注到錠模以后,由于模壁的溫度較低,和模壁接觸的鋼液受到激冷,造成較大的過冷度,形成大量的晶核,同時(shí)模壁也有非自發(fā)形核核心的作用。結(jié)果,在金屬的表層形成一層厚度不大、晶粒很細(xì)的細(xì)晶區(qū)。
  表層細(xì)晶區(qū)的晶粒十分細(xì)小、組織致密,力學(xué)性能好。但純金屬鑄錠表層細(xì)晶區(qū)的厚度一般都很薄,對(duì)整個(gè)鑄錠性能的影響不是很大。而合金鑄錠一般具有較厚的表層細(xì)晶區(qū)。
  柱狀晶區(qū):細(xì)晶區(qū)形成的同時(shí),模壁溫度升高,使剩余液體金屬的冷卻速度降低,同時(shí),由于表層結(jié)晶時(shí)釋放結(jié)晶潛熱,使細(xì)晶區(qū)前沿的液體過冷度減小,形核速度降低,但晶核繼續(xù)生長。由于垂直模壁的方向散熱速度*快,那些晶軸垂直于模壁的晶核就會(huì)沿著與散熱方向相反的方向迅速向液體金屬中長大,而晶軸與模壁斜交的晶核長大受到限制,結(jié)果獲得柱狀晶粒區(qū)。
  在柱狀晶區(qū),晶粒彼此間的界面比較平直,氣泡縮孔很小,組織比較致密。而柱狀晶的交界面處的低熔點(diǎn)雜質(zhì)或非金屬雜質(zhì)較多,形成明顯的脆弱界面,在鍛造、軋制時(shí)易沿這些脆弱面形成裂紋或開裂。生產(chǎn)上,對(duì)于不希望得到柱狀晶的金屬,通常采用振動(dòng)澆注或變質(zhì)處理等方法來抑制柱狀晶的擴(kuò)展。但柱狀晶區(qū)的性能有明顯的方向性,沿柱狀晶晶軸方向強(qiáng)度高,對(duì)于那些主要受單向載荷的機(jī)械零件,例如汽輪機(jī)葉片,柱狀晶是比較理想的,一般采用提高澆注溫度、加快冷卻速度等措施,都有利于柱狀晶的發(fā)展。
  中心等軸晶區(qū):隨著柱狀晶區(qū)的發(fā)展,剩余液體金屬的冷卻速度很快降低,溫差也越來越小,散熱方向變得不明顯,處于均勻冷卻狀態(tài)。此外,由于液體金屬的流動(dòng),將一些未熔雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)推向鑄錠中心,或柱晶上的小分枝被沖斷而漂移到鑄錠中心,它們都能成為剩余液體金屬結(jié)晶晶核,這些晶核由于在不同方向上的生長速度大致相同而*終長成等軸晶粒。
  中心等軸晶區(qū)不存在明顯的脆弱面,方向不同的晶粒彼此交錯(cuò)、咬合,各方向上力學(xué)性能均勻,是一般鋼鐵鑄件所要求的組織和性能。生產(chǎn)上采用低溫澆注、冷卻速度慢、各方向均勻散熱、變質(zhì)處理和附加振動(dòng)、攪拌等措施來獲得等軸晶粒。


 

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