有色金屬熔鑄(整理版)

1、這份是老師上課講過的內(nèi)容，整理出來的，可能存在遺漏，僅供大家參考有色金屬熔煉的基本原理（1）1.2.1 定義為氧化物的分子體積MV與形成該氧化物的金屬原子體積AV之比，即：=MV/AV(如Al2O3=MV Al2O3/2AVAL）（2）1.2.1各種金屬由于其氧化膜結(jié)構(gòu)不同，對氧擴(kuò)散的阻力不一樣，因而氧化反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)及氧化速度隨時(shí)間的變化規(guī)律也不同。 當(dāng)1時(shí)，生成的氧化膜一般是致密的、連續(xù)的、有保護(hù)性的，氧在這種氧化膜內(nèi)擴(kuò)散無疑會(huì)遇到較大的阻力。(在這種情況下，結(jié)晶化學(xué)反應(yīng)速度快，而內(nèi)擴(kuò)散速度慢，因而內(nèi)擴(kuò)散成為限制性環(huán)節(jié)。氧化膜逐漸增厚，擴(kuò)散阻力愈來愈大，氧化速度將隨時(shí)間的延續(xù)而降低。)A

2、l、Be、Si等大多數(shù)金屬生成的氧化膜具有這種特性。 當(dāng)1時(shí)，氧化膜是疏松多孔的，無保護(hù)性的。(氧在這種氧化膜內(nèi)擴(kuò)散阻力將比前者小得多。在這種情況下，限制性環(huán)節(jié)將由擴(kuò)散變?yōu)榻Y(jié)晶化學(xué)反應(yīng)。氧化反應(yīng)速度為一常數(shù)。)堿金屬及堿土金屬（如Li、Mg、Ca）的氧化膜具有這種特性。 當(dāng)>>1時(shí)，這是一種極端情況，大量過渡金屬如鐵的氧化膜就是如此。這種十分致密但內(nèi)應(yīng)力很大的氧化膜增長到一定厚度后即行破裂，這種現(xiàn)象周期性出現(xiàn)，故氧化膜也是非保護(hù)性的。 (嚴(yán)格地講，金屬不僅依靠氧在氧化膜中的擴(kuò)散，還存在著金屬在離子向氣相-氧化膜界面擴(kuò)散和氧負(fù)離子向金屬-氧化膜界面擴(kuò)散。當(dāng)氧化膜很致密且氧的擴(kuò)散阻力很

3、大時(shí)，氧化膜內(nèi)離子的擴(kuò)散將占很大的比重。研究表明，氧化物的晶體與金屬一樣，在絕對零度以上的溫度時(shí)包含有點(diǎn)陣缺陷，例如陰離子空位或陽離子空位及填隙原子等。離子的遷移速率取決于氧化膜的點(diǎn)陣缺陷的性質(zhì)。)（3）1.3.1影響金屬氧化燒損的因素金屬及氧化物的性質(zhì)。純金屬氧化燒損的大小主要取決于金屬的親和力和表面氧化膜的性質(zhì)。合金的氧化燒損程度因加入合金元素而異。熔煉溫度。熔煉溫度越高，氧化燒損就越大。爐氣性質(zhì)。爐氣的氧化性強(qiáng)，一般氧化燒損程度也大。其他因素。使用不同的爐型，其熔池形狀、面積和加熱方式不同，氧化燒損程度也不同；爐料塊度越小，表面積越大，其燒損也越嚴(yán)重；在其他條件一定時(shí)，熔煉時(shí)間越長，氧化

4、燒損也越大；等等。（4）1.3.2降低氧化燒損的方法選擇合理爐型。 盡量選用熔池面積較小、加熱速度快的熔爐。采用合理的加料順序和爐料處理工藝。 易氧化燒損的爐料應(yīng)加在爐料下層或待其他爐料 熔化再加入到熔體中，也可以中間合金形式加入。碎屑應(yīng)重熔或壓成高密度料包后使用。采用覆蓋劑。 易氧化的金屬和各種金屬碎屑應(yīng)在熔劑覆蓋下熔化和精煉。正確控制爐溫。 在保證金屬熔體流動(dòng)性及精煉工藝要求的條件下，應(yīng)適當(dāng)控制熔體溫度。正確控制爐氣性質(zhì)。所有活性難熔的金屬，只能在保護(hù)性氣氛或者真空條件下進(jìn)行熔煉。合理的操作方法。鋁和硅的氧化膜在熔煉溫度下有一定的保護(hù)作用。在熔煉鋁合金及含鋁、硅的青銅時(shí)，應(yīng)注意操作方法，避

5、免頻繁攪拌，以保證氧化膜完整。這樣做即使不用覆蓋劑保護(hù)，也可有效地降低氧化燒損。加入少量1的表面活性元素。 其目的是改善熔體表面氧化膜的性質(zhì)，能有效地降低燒損。（5）1.4.1雜質(zhì)的吸收和積累雜質(zhì)的吸收和積累主要是由于金屬熔體與爐襯、爐渣、爐氣及操作工具相互作用， 或因混料造成的結(jié)果。從爐襯中吸收雜質(zhì)。從爐氣中吸收雜質(zhì)。從熔劑和熔煉添加劑中吸收雜質(zhì)。從爐料及爐渣中吸收雜質(zhì)。（6）1.4.3雜質(zhì)元素的氧化 氧化精煉的實(shí)質(zhì)是利用氧將金屬中的雜質(zhì)氧化成渣或生成氣體而排出的過程，其熱力學(xué)條件是：雜質(zhì)元素對氧的親和力大于基體金屬對氧的親和力。.( ), 與 的意義（7）1.4.4.2 脫氧方法及特點(diǎn)沉淀

6、脫氧：把脫氧劑M加入到金屬熔體中，使它直接與金屬中的氧進(jìn)行反應(yīng)。擴(kuò)散脫氧：擴(kuò)散脫氧是將脫氧劑加在金屬熔體表面或爐渣中，脫氧反應(yīng)僅在爐渣-金屬熔體界面上進(jìn)行。真空脫氧：真空脫氧的特點(diǎn)是，借助形成氣體脫氧產(chǎn)物，可增強(qiáng)脫氧劑的脫氧能力，加快脫氧過程，提高氧化程度。一些低氧化物的揮發(fā)自脫氧，也有促進(jìn)真空脫氧的作用。（8）1.6.2除渣精煉原理比重差作用。當(dāng)金屬熔體在高溫靜置時(shí)，非金屬夾雜物與金屬熔體比重不同，因而產(chǎn)生上浮或下沉。比重差作用原理主要適用于Cu及Cu合金中。吸附作用。向金屬熔體中導(dǎo)入惰性氣體或加入溶劑產(chǎn)生的中性氣體，在氣泡上浮過程中，與懸浮狀態(tài)的夾渣相遇時(shí)，夾渣便可能被吸附在氣泡表面而被帶

7、出熔體。通常適用于Al及Al合金中。溶解作用。非金屬夾雜物溶解于液態(tài)溶劑中后，可隨溶劑的浮沉而脫離金屬熔體。適用于Al及Al合金中?；献饔??；献饔檬且詩A渣和溶劑之間有一定親和力并能形成化合物或絡(luò)合物為基礎(chǔ)的。適用于熔煉溫度較高的銅、鎳等合金。機(jī)械過濾作用。當(dāng)金屬熔體通過過濾介質(zhì)時(shí)，對非金屬夾雜物的機(jī)械阻擋作用。過濾介質(zhì)間的空隙越小，厚度越大，金屬熔體流速越低，機(jī)械過濾效果越好。適用于含有與熔體密度相差不大、粒度甚小而分散度極高的非金屬夾雜物的金屬。（9）1.6.3除渣精煉方法靜置澄清法。此法適用于金屬熔體與與非金屬夾雜物間密度差較大，且夾雜物顆粒不太小的合金。靜置澄清法一般是讓金屬熔體在精

8、煉溫度和熔劑覆蓋下保持一段時(shí)間，使夾雜物上浮或下沉而除去。浮選法。浮選法是利用通入熔體的惰性氣體或加入的熔劑所產(chǎn)生的氣泡，在上浮過程與懸浮的夾雜相遇時(shí)，夾渣被吸附在氣泡表面并帶到熔體液面的熔劑中去。此法對于熔點(diǎn)較低的鋁合金、鎂合金等較為有效。溶劑法。溶劑法是通過熔劑與夾渣之間的吸附、溶解和化合等作用而實(shí)現(xiàn)除渣的。 上溶劑法：若夾渣的比重小于金屬熔體，它們多聚集于熔池上部及表面，此時(shí)應(yīng)采用上溶劑法。重有色金屬及鋼鐵多采用此法。 下溶劑法：若夾渣的比重大于金屬熔體，則多聚集于熔池下部或爐底，且自上而下逐漸增多，此時(shí)應(yīng)采用下溶劑法，又稱沉淀熔劑除渣精煉法。鎂及鎂合金多采用此法。 另外，還有一種所謂全

9、體溶劑法，多用于鋁及鋁合金。過濾法。根據(jù)所使用的過濾介質(zhì)不同，過濾法可分為下列幾種： 網(wǎng)狀過濾法：此法是讓熔體通過由玻璃絲或耐熱金屬絲制成的網(wǎng)狀過濾器，夾渣受到機(jī)械阻擋而與熔體分離。這對于除去薄片狀氧化膜和大塊夾渣效果顯著。（優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，可安裝在靜置爐到結(jié)晶器之間的任何部位； 缺點(diǎn)：只能濾掉比網(wǎng)格尺寸大的夾渣，凈化作用較差，過濾器易于破損，壽命短，需頻繁更換） 填充過濾法：填充床除具有機(jī)械阻擋作用外，還有過濾介質(zhì)與夾渣之間的吸附、溶解或化合作用。該法的優(yōu)點(diǎn)是熔體與過濾介質(zhì)之間有較大的接觸面積，過濾效果比網(wǎng)狀過濾法要好。 剛性微孔過濾法：剛性微孔過濾器分陶瓷微孔過濾器和陶瓷泡沫過濾

10、器.（10）1.6.4影響熔劑除渣精煉效果的因素精煉溫度。在熔劑一定時(shí)，影響熔劑吸附、溶解和化合物造渣作用的主要因素是溫度。要提高化合和溶解造渣效果，就要提高精煉溫度?？刂凭珶挏囟葧r(shí)要兼顧除渣、脫氣兩方面。一般是先用高溫進(jìn)行除渣精煉，然后在較低的溫度下進(jìn)行脫氣，最后保溫靜置。熔劑。熔劑的造渣能力強(qiáng)，除渣精煉效果就好。溶質(zhì)的吸附、溶解和化合造渣能力與其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及熔點(diǎn)等有關(guān)。精煉時(shí)間 。一般在加入精煉溶劑并充分?jǐn)嚢韬?，或在金屬液轉(zhuǎn)注到保溫爐或中間澆包后，應(yīng)使金屬液靜置一段時(shí)間，使熔劑和夾渣能上浮到液面或下沉到底部去。其他因素。生產(chǎn)中通常使用粉狀熔劑，并在熔體中充分?jǐn)嚢枰栽龃笕蹌┡c夾渣的接觸面積和

11、碰撞機(jī)率，等。（11）2.1.1氣體在鑄錠中的三種存在形態(tài)：固溶體、化學(xué)物和氣孔。溶解于金屬熔體中的氣體，在鑄錠凝固時(shí)析出來最易形成氣孔。這些氣孔中的氣體主要是氫氣，故一般所謂金屬吸氣，主要指的就是氫氣。金屬中的含氣量，也可以近似地視為是氫量。因此，脫氣精煉主要是指從熔體中除去氫氣。（12）2.1.2氣體的來源爐料。金屬爐料中一般都溶解有不少氣體，表面有吸附的水分，電解金屬上殘留有電解液。爐氣。非真空熔煉時(shí)，爐氣是金屬中氣體的主要來源之一。爐氣的成分隨所用燃料和燃燒情況不同而異。耐火材料。耐火材料表面吸附有水分，停爐后殘留爐渣及熔劑也能吸附水分。熔劑。許多溶劑都含有結(jié)晶水，精煉用氣體中也含有水

12、分。為減少氣體來源，熔劑和精煉用氣體均應(yīng)進(jìn)行干燥或脫水處理。操作工具。與熔體接觸的操作工具表面吸附有水分，烘烤不徹底時(shí)，也會(huì)使金屬吸氣。（13）2.4脫氣精煉 金屬中脫除途徑有三：一是氣體原子擴(kuò)散至金屬表面，然后脫離吸附狀態(tài)而逸出；二是以氣泡形式從金屬熔體中排除；三是與加入金屬中的元素形成化合物，以非金屬夾雜物形式排除。脫氣精煉的主要目的，就在于脫除溶解于金屬中的氣體。 根據(jù)脫氣原理的不同，脫氣精煉可分為分壓差脫氣、化合脫氣、電解脫氣和預(yù)凝固脫氣等。（14）2.4.3分壓差脫氣精煉法氣體脫氣法。所用氣體有惰性氣體、活性氣體和混合氣體。此外，還有在精煉氣體中加入固體溶劑粉末的氣體和熔劑混合物脫氣

13、法。 惰性氣體精煉：惰性氣體是指那些本身不溶于金屬熔體，且不與熔體中的元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體，如鋁合金常用的氮?dú)夂蜌鍤獾?。惰性氣體脫氣效果不夠理想。惰性氣體在導(dǎo)入熔體前必須進(jìn)行脫水處理和凈化處理。 活性氣體精煉法：如鋁合金用氯氣脫氣效果較好。一般認(rèn)為活性氣體脫氣效果好，并有除鈉的作用。 混合氣體精煉：混合氣體精煉能充分發(fā)揮惰性氣體和活性氣體的好處，并減免其害處，因而在生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。熔劑脫氣法。使用固態(tài)熔劑脫氣時(shí)，將脫水的熔劑用鐘罩壓入熔池內(nèi)，依靠溶劑的熱分解或與金屬進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的揮發(fā)性氣泡，達(dá)到脫氫的目的。近年來鑄鋁行業(yè)廣泛使用各種“無毒精煉溶劑”，其除有精煉作用外，對Al-

14、Si合金還有一定的變質(zhì)作用，故又稱“無毒精煉變質(zhì)綜合處理劑”。但精煉時(shí)煙塵較多，渣多，金屬損耗也較大。沸騰脫氣法。沸騰脫氣法是利用金屬本身在熔煉過程中產(chǎn)生的蒸汽泡內(nèi)外氣體分壓差來脫氣的。這種方法僅適用于高鋅黃銅的脫氣。真空脫氣法。其特點(diǎn)是脫氣速度和程度高，是一種有效的脫氣方法。其可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)真空脫氣法。其他脫氣方法：化合脫氣法、預(yù)凝固脫氣法、振蕩脫氣法、直流電解脫氣法。（15）2.5 聯(lián)合在線精煉：提高鋁合金產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低成本，減少能耗和防止公害。 FILD法:略 SNIF法:略 MINT法:略（16）3.1 配制合金所用的爐料一般包括新金屬料、廢料及中間合金等三種。（17）熔劑（

15、熔劑在熔煉中的作用，鋁合金常用熔劑配方及銅合金常用熔劑配方） 熔劑按用途分,可分為覆蓋劑、精煉劑、氧化劑和還原劑。按照熔劑的性質(zhì)可分為酸性、堿性和中性熔劑。 （熔劑與金屬熔體直接接觸，參與其間的物理化學(xué)反應(yīng)和傳熱過程。通過對所使用的熔劑成分、性能和加入量的調(diào)整，可以提高除渣脫氣精煉效果，減少金屬氧化、吸氣、揮發(fā)和與爐襯的相互作用，提高金屬質(zhì)量和收得率以及延長爐襯壽命。同時(shí)還可借熔劑來加入合金微量元素和作變質(zhì)劑，以抑制一些微量雜質(zhì)的有害作用，改善合金的工藝性能。此外，電渣爐中的熔劑作為電阻發(fā)熱體，起著重要的精煉意義。）鋁合金覆蓋劑50%NaCl+50%KCl 精煉劑細(xì)化劑45%NaCl+40%N

16、aF+15%Na3AlF6 ?（實(shí)驗(yàn)中：精煉劑C2Cl6 變質(zhì)劑67%NaF+33%NaCl 晶粒細(xì)化劑75%K2TiF6+25%KBF4）（銅合金常用木炭和米糠作覆蓋劑。）有色金屬鑄錠凝固基本原理（18）4.1.1 液體金屬的對流可分為三種：澆注時(shí)流柱沖擊引起的動(dòng)量對流，金屬液體內(nèi)溫度和濃度不均引起的自然對流，電磁場或機(jī)械攪拌及振動(dòng)引起的強(qiáng)制對流。（19）4.1.3對流對結(jié)晶過程的影響 金屬的對流能引起金屬液沖刷模壁和固液界面，造成溫度起伏，導(dǎo)致枝晶脫落和游離，促進(jìn)成分均勻化和傳熱。 對流造成的溫度起伏，可以促使枝晶熔斷。在對流的作用下熔斷的枝晶將脫離模壁或凝殼，并被卷進(jìn)鑄錠中部的液體內(nèi)，如

17、它們來不及完全重熔，則殘留部分可作為晶核長大成等軸晶。對流的沖刷作用也可促使枝晶脫落。因?yàn)殍T錠在凝固過程中，由于溶質(zhì)的偏析，枝晶根部產(chǎn)生縮頸，此處在對流的沖刷作用下易于斷開，從而出現(xiàn)枝晶的游離過程。晶體的游離有利于金屬液內(nèi)部晶核的增殖，因而有利于等軸晶的形成。 強(qiáng)制對流同樣對結(jié)晶過程有著重大的影響。但是實(shí)際生產(chǎn)中常常利用強(qiáng)制對流來獲得等軸晶和細(xì)化晶粒。 （如果能抑制金屬液內(nèi)的對流，則可促進(jìn)柱狀晶的形成。施加穩(wěn)定磁場，可消弱或抑制金屬液內(nèi)部的對流，阻止晶體的游離，有利于得到柱狀晶。）（20）4.3.2凝固方式（組織、特征） 鑄錠的凝固方式是根據(jù)凝固區(qū)寬度劃分的，有順序凝固、同時(shí)凝固和中間凝固三種

18、。 順序凝固。鑄錠順序凝固時(shí)易于得到柱狀晶，即凝固區(qū)愈窄，鑄錠中形成柱狀晶的傾向愈大。當(dāng)合金成分一定，連續(xù)鑄錠比鐵模鑄錠的柱狀晶發(fā)達(dá)。易形成集中性縮孔。 同時(shí)凝固。鑄錠以同時(shí)凝固方式進(jìn)行凝固時(shí)，易于自由長大成粗大的等軸枝晶。粗大枝晶互相連接后，封閉住的殘余液體最后凝固而形成分散性縮孔。 中間凝固。合金的（Tl-Ts）較窄，或溫度梯度較大時(shí)，凝固區(qū)寬度介于上述二者之間。此時(shí)鑄錠以中間凝固方式進(jìn)行凝固。鑄錠中既有柱狀晶也有等軸晶。這種合金的流動(dòng)性比窄結(jié)晶溫度范圍的合金差，但優(yōu)于寬結(jié)晶溫度范圍的合金，故產(chǎn)生熱裂和縮孔的傾向，介于上述二者之間。（21）5.1 衡量溶質(zhì)再分布狀況的主要參數(shù)就是平衡分布系

19、數(shù)k。它表示同一溫度下固相成分CS與相平衡的液相成分CL之比的值，即： k=CS/CL（22）澆注溫度：以高于熔點(diǎn)40150作為澆注溫度 5.2.1成分過冷定義: 溶質(zhì)再分布的結(jié)果,是溶質(zhì)在固/液界面前沿發(fā)生偏析。 k1的合金， 界面前沿溶質(zhì)富集；k1的合金，界面前沿溶質(zhì)貧化。前者使界面前沿液體的平衡相線溫度TL降低。與此同時(shí)，如果界面前沿液體的實(shí)際溫度T實(shí)低于TL，則這部分液體處于過冷狀態(tài)。這一現(xiàn)象稱為成分過冷。 5.2.3 成分過冷對晶體生長方式的影響 隨著成分過冷由弱到強(qiáng)，單相合金的固/液界面生長方式依次為平面狀、胞狀、胞狀-樹枝狀和樹枝狀四種形式，得到的晶體相應(yīng)為平面狀晶、胞狀晶、胞狀

20、枝晶以及柱狀枝晶和自由枝晶。 平面柱狀晶。（ 獲得平面柱狀晶的臨界條件是Gl/R=mLC0(1-k) / DLk ） 胞狀晶。（若出現(xiàn)成分過冷，固/液界面便不能保持平面狀，凝固將在界面過冷度較大的地方優(yōu)先進(jìn)行，即在溶質(zhì)偏析度較小的地方優(yōu)先進(jìn)行。成分過冷對胞狀晶的形成有著重大的影響。） 胞狀枝晶與柱狀枝晶。（隨著凝固速度的增大，成分過冷增強(qiáng)，胞狀晶將沿著優(yōu)先生長方向加速生長，其橫斷面也受到晶體學(xué)因素的影響而出現(xiàn)凸緣結(jié)構(gòu)；若凝固速度進(jìn)一度增大，該凸緣會(huì)長成鋸齒狀，即形成二次枝晶。這種帶二次枝晶的胞狀晶成為胞狀枝晶。 對于大多數(shù)合金，凝固速度較大時(shí)，二次枝晶往往較發(fā)達(dá)，可能還會(huì)出現(xiàn)三次分枝，這些發(fā)達(dá)

21、的分枝連接成方網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，稱為柱狀枝晶。） 自由枝晶。（出現(xiàn)成分過冷時(shí)，固/液界面處過冷度最小，界面前沿過冷度較大，一旦界面前沿出現(xiàn)晶核時(shí)就會(huì)自由長大而形成自由枝晶，其形成條件是要有較強(qiáng)的成分過冷度或較小的Gl/R值。成分過冷越強(qiáng)，界面處成分過冷度越小，在界面前沿液體中越易于形成自由枝晶。自由枝晶又稱為等軸晶。）（23） 6.1 鐵模鑄錠的晶粒組織常由三個(gè)區(qū)域組成：表面細(xì)等軸晶區(qū)(又稱激冷晶區(qū))，柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)。（24）6.3 晶粒細(xì)化技術(shù)增大冷卻強(qiáng)度：采用水冷模和降低澆溫。水冷模冷卻強(qiáng)度大，易得到細(xì)長的柱狀晶。對于小型鑄錠，能得到全部為細(xì)小柱狀晶組織；對于大型鑄錠，此時(shí)適當(dāng)降低澆溫，可

22、一定程度上使晶粒得到細(xì)化。加強(qiáng)金屬流動(dòng)：隨著流動(dòng)的加強(qiáng)，游離晶數(shù)目增加。 改變澆注方式：改變澆注方式對細(xì)化晶粒有一定的作用。沿模壁澆注時(shí)，鑄錠的等軸晶擴(kuò)大，晶粒也有所細(xì)化。 使鑄錠周期性振動(dòng)：振動(dòng)的主要作用在于使金屬液與模壁或凝殼之間產(chǎn)生周期性的相對運(yùn)動(dòng)，從而加速晶體的游離，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。 攪拌：分為機(jī)械攪拌和電磁場攪動(dòng)兩種。為了獲得細(xì)小的晶粒，最好周期性地改變攪拌方向或速度。變質(zhì)處理：指向金屬液內(nèi)添加少量物質(zhì)，促進(jìn)金屬液生核或改變晶體生長過程的一種方法。添加的物質(zhì)稱為變質(zhì)劑。 變質(zhì)機(jī)理：變質(zhì)劑的非均質(zhì)晶核作用、變質(zhì)劑的偏析和吸附作用。鋁合金的變質(zhì)作用：變形鋁合金用Ti作變質(zhì)劑來細(xì)化-A

23、l晶粒時(shí)，Ti多以（Al-Ti）中間合金的形式加入到鋁液中。加少量Ti就能得到很好的晶粒細(xì)化效果，加入0.1%0.3%Ti效果最好。 Al-Si系鑄造合金常用Na和P作為變質(zhì)劑。（25）7.1 鑄錠中化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析，偏析分為顯微偏析和宏觀偏析兩類。 顯微偏析：枝晶偏析：在生產(chǎn)條件下，由于鑄錠冷凝較快，固液兩相中溶質(zhì)來不及擴(kuò)散均勻，枝晶內(nèi)部先后結(jié)晶部分的成分不同，這就是枝晶偏析，或稱晶內(nèi)偏析。均勻化退火可去除。境界偏析：k<1的合金凝固時(shí)，溶質(zhì)會(huì)不斷地子固相向液相排出，導(dǎo)致最后凝固的晶界含有較多的溶質(zhì)和雜質(zhì)，及形成晶界偏析。宏觀偏析：正偏析與反偏析：正偏是在順序凝固條件下，溶

24、質(zhì)k1的合金，固/液界面處液相中的溶質(zhì)含量越高，愈是后結(jié)晶的固相，溶質(zhì)含量遇高；k1的合金愈是后結(jié)晶的固相，溶質(zhì)含量愈低；鑄錠面上此種不均勻現(xiàn)象稱為正偏析。 反偏析是，k1的合金，鑄錠發(fā)生偏析時(shí)，鑄錠表面的溶質(zhì)高于合金的平均成分，中心溶質(zhì)低于合金的平均成分。帶狀偏析：出現(xiàn)在定向凝固的鑄錠中，其特征是偏析帶平行于固/液界面，并沿凝固方向周期性地出現(xiàn)。重力偏析：當(dāng)互不相容的兩液相或固液兩相的比重不同而產(chǎn)生的偏析，稱為重力偏析。 V型偏析是大型鎮(zhèn)靜鋼錠中產(chǎn)生的一種宏觀偏析。防止偏析的主要途徑： 防止偏析的主要途徑：增大冷卻強(qiáng)度，攪拌，變質(zhì)處理，采用短結(jié)晶器，降低澆溫，加強(qiáng)二次水冷，使液穴淺平等。 為

25、有效地防止偏析，對不同合金，應(yīng)采取不同方法。如：限制澆速v1.6/D，可降低硬鋁圓錠的偏析，等。（26）7.2.2 縮孔與縮松的形成 集中縮孔(簡稱縮孔)是鑄錠在順序凝固的條件下，因金屬液態(tài)和凝固體造成的孔洞得不到金屬液的補(bǔ)縮而產(chǎn)生的?？s孔多出現(xiàn)在鑄錠的中部和頭部，或鑄件的厚壁處、內(nèi)澆口附近以及兩壁相交的“熱節(jié)”處。 形成縮松的基本原因同于縮孔，但形成的條件有所不同，縮松是在同時(shí)凝固的條件下，最后凝固的地方因收縮造成的孔洞得不到金屬的補(bǔ)縮而產(chǎn)生的?？s松分布面廣，鑄錠軸線附近尤為嚴(yán)重。（27）7.2.3 影響縮孔及縮松的因素 金屬性質(zhì)：金屬V液和V凝越大，則縮孔的容積越大；V固大，則縮孔可減小。

26、溫度梯度一定，合金結(jié)晶溫度范圍愈小，則凝固區(qū)遇窄，鑄錠形成集中縮孔的傾向愈大；反之，結(jié)晶溫度范圍大，則凝固區(qū)寬，等軸晶發(fā)達(dá)，補(bǔ)縮困難，形成縮松的傾向大。 工藝及鑄錠結(jié)構(gòu)：凡是提高鑄錠斷面溫度梯度的措施，如鐵模鑄錠時(shí)，提高澆溫和澆速，均有利于縮孔的形成；反之，有利于縮松的形成。連鑄時(shí)冷卻強(qiáng)度大，凝固區(qū)通常較窄，但由于澆注與凝固同時(shí)進(jìn)行，因而不產(chǎn)生縮孔，縮松一般也少。 鑄錠尺寸越大，形成縮松的傾向也越大。等（28）7.2.4 防止縮孔及縮松的途徑 防止縮孔及縮松的基本途徑，是根據(jù)合金的體收縮特征、結(jié)晶溫度范圍大小及鑄錠結(jié)構(gòu)等，制定正確的鑄錠工藝，在保證鑄錠自下而上順序凝固的條件下，盡可能使縮松轉(zhuǎn)化

27、為鑄錠頭部的縮孔，然后通過人工補(bǔ)縮來消除。在鑄模鑄錠的情況下，一般要合理設(shè)計(jì)模壁厚度和錠坯的寬厚比或高徑比等，必要時(shí)可采用上大下小的錠模及加補(bǔ)縮冒口；或在錠模頭部放置有保溫材料做成的保溫帽，以加強(qiáng)補(bǔ)縮；適當(dāng)提高澆溫、降低澆速，澆注完畢隨即進(jìn)行補(bǔ)縮，都是減小縮孔并使其集中在冒口部分的有效措施。連鑄易形成縮松的大型鑄錠時(shí)，應(yīng)先做好去氣去渣精煉，務(wù)必使熔體中冒口中含氣量和夾渣盡量少；采用短結(jié)晶器或低金屬液面水平，適當(dāng)提高澆溫、降低澆速，加強(qiáng)二次水冷，使液穴淺平，以便盡可能使鑄錠由下而上進(jìn)行鑄錠，這樣便可消除縮孔和減少縮松。（29）7.3裂紋 在凝固過程中產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋，凝固后冷卻過程中產(chǎn)生的裂

28、紋稱為冷裂紋。 根據(jù)裂紋形狀和在鑄錠中的位置，裂紋又可分為許多種，如熱裂紋可分為表面裂紋、皮下裂紋、晶間微裂紋、中心裂紋、環(huán)狀裂紋、放射狀裂紋等；冷裂紋可分為頂裂紋、底裂紋、側(cè)裂紋、縱向裂紋等。（列舉2、3種）（30）7.3.2.2 影響熱裂的因素 影響鑄錠熱裂的因素很多，其中主要的有金屬性質(zhì)、澆注工藝及鑄錠結(jié)構(gòu)等。 合金的有效結(jié)晶溫度范圍寬，線收縮率大，則合金的熱裂傾向也大。有效結(jié)晶溫度范圍和線收縮率均與合金成分有關(guān)，故合金的熱裂傾向也與成分有關(guān)。通過適當(dāng)調(diào)整成分和工藝，可提高合金在脆性區(qū)溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)度和塑性，提高其抗裂能力，鑄錠也可能不熱裂。 脆性區(qū)溫度范圍還與澆注工藝有關(guān)。澆溫高，往往

29、提高脆性區(qū)上限溫度。澆速的影響類似于澆溫。所以，澆溫澆速過高，冷速過快會(huì)增大鑄錠的熱裂傾向。實(shí)驗(yàn)證明，冷速大的連續(xù)鑄錠比鐵模鑄錠的熱裂傾向大得多。 鑄錠結(jié)構(gòu)不同，鑄錠中熱應(yīng)力分布狀況也不同，故鑄錠的結(jié)構(gòu)必然對熱裂的形成產(chǎn)生影響。大錠比小錠易熱裂，圓錠多中心裂紋、環(huán)狀和放射狀裂紋，扁錠最易產(chǎn)生側(cè)裂紋、底裂紋和澆口裂紋。扁錠的熱裂還與錠厚及其寬厚比有關(guān)。 （為了有效地防止熱裂的產(chǎn)生，必須.）（31）7.3.3 冷裂的形成及影響因素 冷裂一般是鑄錠冷卻到溫度較低的彈性狀態(tài)時(shí)，因鑄錠內(nèi)外溫差大、鑄造應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生的，并且往往是由熱裂紋擴(kuò)展而成的。 鑄錠是否產(chǎn)生冷裂，主要取決于合金的導(dǎo)熱性和低溫時(shí)的塑性。若合金的導(dǎo)熱性好，凝固后塑性較高，就可不產(chǎn)生冷裂。高強(qiáng)度鋁合金鑄錠在室溫下的伸長