鑄錠的組織特點(diǎn)和內(nèi)部缺陷

1、 職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫金屬材料與熱處理課程鑄錠的組織特點(diǎn)和內(nèi)部缺陷主講教師：張 琳西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院鑄錠的組織特點(diǎn)和內(nèi)部缺陷金屬結(jié)晶時(shí)的條件（如合金的澆注溫度、成分、冷卻速度等）對(duì)鑄件的組織及性能有很大的影響。液態(tài)金屬在鑄型內(nèi)凝固時(shí)，由于表層到心部的結(jié)晶條件（冷卻速度、散熱情況）不同，得到的鑄件的組織由表到里是不均勻的。以形狀最簡(jiǎn)單的鑄錠為例，將一個(gè)鑄錠沿縱向及橫向剖開并加以浸蝕后，觀察到的組織形貌如圖4-30所示。金屬鑄錠的組織明顯的分為三個(gè)區(qū)。（1）表層細(xì)晶粒區(qū) 當(dāng)金屬液澆入錠模時(shí)，由于模壁溫度很低，使表層液態(tài)金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷卻，過冷度很大，形核率高，因而在鑄錠表層形

2、成細(xì)小、致密、均勻的等軸晶粒。（2）柱狀晶粒區(qū) 在細(xì)晶粒區(qū)形成的同時(shí)，模壁溫度升高，金屬液冷卻速度變慢，過冷度減小，形核率下降。同時(shí)垂直于模壁方向散熱最快，而且在其他方向上晶粒間相互抵觸，長(zhǎng)大受限，因此形成柱狀晶粒。（3）中心粗大等軸晶粒區(qū) 當(dāng)結(jié)晶進(jìn)行到鑄錠中心時(shí)，剩余的金屬液內(nèi)部溫差減小，散熱已無明顯的方向性，趨于均勻冷卻狀態(tài)。又由于中心處過冷度小，形核率下降，晶核等速長(zhǎng)大，所以形成較粗大的等軸晶粒。由于鑄錠三個(gè)區(qū)域晶粒的形狀和大小不同，所以性能也表現(xiàn)出明顯的不均勻性。表層細(xì)晶粒區(qū)的晶粒細(xì)小，組織致密，力學(xué)性能好，但該區(qū)很薄，對(duì)鑄錠性能影響不大。柱狀晶粒區(qū)的組織比中心等軸晶粒區(qū)致密，力學(xué)性能

3、具有方向性，沿結(jié)晶方向力學(xué)性能好。但晶粒間常因非金屬夾雜物和低熔點(diǎn)雜質(zhì)的存在從而形成脆弱面，在經(jīng)軋制或鍛造時(shí)易產(chǎn)生開裂。中心粗大等軸晶粒無脆弱面，但組織疏松，雜質(zhì)較多，力學(xué)性能較低。在鑄錠或鑄件中，除組織不均勻外，還存在與金屬結(jié)晶關(guān)系非常密切的缺陷，如成分偏析、縮孔、縮松等，這些缺陷也會(huì)影響鑄錠或鑄件的質(zhì)量和性能。其中偏析包括枝晶偏析和宏觀偏析（宏觀范圍內(nèi)化學(xué)成分的不均勻）?？s孔是指形成于鑄件冒口附近的比較大的孔洞，又叫集中縮孔?？s松（即分散縮孔）往往形成于鑄件最后凝固部位（如中心部位），如圖1所示。鑄錠或鑄件結(jié)晶過程中造成的內(nèi)部組織的不均勻，以及偏析、縮孔、縮松等缺陷是導(dǎo)致其力學(xué)性能較低的一個(gè)重要原因，這也是鑄態(tài)組織的鑄錠在制造構(gòu)件前必須進(jìn)行鍛造或鑄件一般用于力學(xué)性能要求不高的場(chǎng)合的原因。在盡量避免或消除鑄造缺陷的前提下，合理