純金屬的鑄錠組織的形成？鑄錠組織的形成
鑄錠凝固過(guò)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(guò)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(guò)冷度減小，形核速度降低，但晶核繼續(xù)生長(zhǎng)。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(zhǎng)大，而晶軸與模壁斜交的晶核長(zhǎng)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(kāi)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(lái)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(lái)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(zhǎng)速度大致相同而*終長(zhǎng)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(lái)獲得等軸晶粒。
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