金屬熔煉及鑄錠 第十一講鑄錠常見缺陷分析

1、第十一講第十一講 鑄錠常見缺陷分析鑄錠常見缺陷分析1 11 1.1 .1 偏析偏析1 11 1.2 .2 縮孔與縮松縮孔與縮松1 11 1.3 .3 裂紋裂紋1 11 1.4 .4 氣孔氣孔1 11 1.5 .5 非金屬夾雜物非金屬夾雜物211.1 偏析鑄錠中化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。鑄錠中化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。顯微偏析顯微偏析：一個(gè)晶粒范圍內(nèi)的偏析，主要指枝晶：一個(gè)晶粒范圍內(nèi)的偏析，主要指枝晶偏析。偏析。宏觀偏析宏觀偏析：較大區(qū)域內(nèi)的偏析，故又稱為區(qū)域偏：較大區(qū)域內(nèi)的偏析，故又稱為區(qū)域偏析。析。3q枝晶偏析枝晶偏析一般通過加工和熱處理可以消除一般通過加工和熱處理可以消除，但，但在

2、枝晶臂間距較大時(shí)則不能消除，會(huì)給制品造在枝晶臂間距較大時(shí)則不能消除，會(huì)給制品造成電化學(xué)性能不均勻。成電化學(xué)性能不均勻。q晶界偏析是低熔點(diǎn)物質(zhì)聚集于晶界，使鑄錠熱晶界偏析是低熔點(diǎn)物質(zhì)聚集于晶界，使鑄錠熱裂傾向增大，并使制品易發(fā)生晶界腐蝕。裂傾向增大，并使制品易發(fā)生晶界腐蝕。q宏觀偏析會(huì)使鑄錠及加工產(chǎn)品的組織和性能很宏觀偏析會(huì)使鑄錠及加工產(chǎn)品的組織和性能很不均勻。不均勻。宏觀偏析不能靠均勻化退火予以消除宏觀偏析不能靠均勻化退火予以消除或減輕或減輕，所以在鑄錠生產(chǎn)中，所以在鑄錠生產(chǎn)中要特別防止要特別防止這類偏這類偏析。析。11.1 偏析411.1.1 顯微偏析由于鑄錠冷凝較快，由于鑄錠冷凝較快，固液

3、兩相中溶質(zhì)來不固液兩相中溶質(zhì)來不及擴(kuò)散均勻，枝晶內(nèi)及擴(kuò)散均勻，枝晶內(nèi)部先后結(jié)晶部分的成部先后結(jié)晶部分的成分不同，這就是枝晶分不同，這就是枝晶偏析，或稱為晶內(nèi)偏偏析，或稱為晶內(nèi)偏析。析。枝晶偏析枝晶偏析Ni-Cr-W-Co-Al-Ta-Hf 合金鑄錠合金鑄錠50m5p影響枝晶偏析的因素有：影響枝晶偏析的因素有：合金原始成分合金原始成分，溶質(zhì)溶質(zhì)分配系數(shù)分配系數(shù)k，擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)D及及凝固速度凝固速度R等。等。p其他因素一定時(shí)，合金的其他因素一定時(shí)，合金的液相線和固相線液相線和固相線之間之間的的水平距離水平距離越大、合金越易產(chǎn)生枝晶偏析。越大、合金越易產(chǎn)生枝晶偏析。p合金一定時(shí)，影響枝晶偏析的主

4、要因素是合金一定時(shí)，影響枝晶偏析的主要因素是R。R大，溶質(zhì)難于擴(kuò)散均勻，故偏析大。大，溶質(zhì)難于擴(kuò)散均勻，故偏析大。p隨著冷卻速度增大，隨著冷卻速度增大，R也增大，晶粒變細(xì)。枝也增大，晶粒變細(xì)。枝晶偏析度反而降低。晶偏析度反而降低。11.1.1 顯微偏析6q k1的合金凝固時(shí)，溶質(zhì)會(huì)不斷自固相向液相排出，導(dǎo)致最后凝的合金凝固時(shí)，溶質(zhì)會(huì)不斷自固相向液相排出，導(dǎo)致最后凝固的晶界含有較多的溶質(zhì)和雜質(zhì)，形成晶界偏析。固的晶界含有較多的溶質(zhì)和雜質(zhì)，形成晶界偏析。q當(dāng)固溶體合金鑄錠定向凝固得到胞狀晶時(shí)，當(dāng)固溶體合金鑄錠定向凝固得到胞狀晶時(shí)，kl的溶質(zhì)也會(huì)在胞狀的溶質(zhì)也會(huì)在胞狀晶晶界偏析，形成胞狀偏析。晶晶界

5、偏析，形成胞狀偏析。11.1.1 顯微偏析晶界偏析晶界偏析711.1.2 宏觀偏析 溶質(zhì)溶質(zhì)k1的合金，固的合金，固/液界面處液相中的溶質(zhì)液界面處液相中的溶質(zhì)含量會(huì)越來越高，因此含量會(huì)越來越高，因此愈是后結(jié)晶的固相，溶愈是后結(jié)晶的固相，溶質(zhì)含量也就愈高質(zhì)含量也就愈高； k1的合金愈是后結(jié)晶的固相，溶質(zhì)含量愈低。的合金愈是后結(jié)晶的固相，溶質(zhì)含量愈低。正偏析正偏析這意味著，這意味著，k k1 1的合金鑄錠，其表面和底部的溶的合金鑄錠，其表面和底部的溶質(zhì)量低于合金的平均成分，中心和頭部的溶質(zhì)量質(zhì)量低于合金的平均成分，中心和頭部的溶質(zhì)量高于合金的平均成分。高于合金的平均成分。8反偏析反偏析與正偏析相反

6、。k1的合金鑄錠發(fā)生反偏析時(shí)，鑄錠表面的溶質(zhì)高于合金的平均成分，中心的溶質(zhì)低于合金的平均成分。11.1.2 宏觀偏析反偏析反偏析Al-Cu合金連鑄圓錠的反偏析合金連鑄圓錠的反偏析911.1.2 宏觀偏析 鑄錠中的正偏析分布狀鑄錠中的正偏析分布狀況與鑄錠組織的形成過況與鑄錠組織的形成過程有關(guān)程有關(guān) 與鑄錠的凝固特性有關(guān)，與鑄錠的凝固特性有關(guān)，通過控制凝固過程，擴(kuò)通過控制凝固過程，擴(kuò)大等軸晶區(qū)，細(xì)化晶粒，大等軸晶區(qū)，細(xì)化晶粒，有利于降低偏析度有利于降低偏析度1011.1.2 宏觀偏析帶狀偏析帶狀偏析金屬液中溶質(zhì)的擴(kuò)散速度小于凝金屬液中溶質(zhì)的擴(kuò)散速度小于凝固速度時(shí)，會(huì)在固液界面前沿出固速度時(shí)，會(huì)在固

7、液界面前沿出現(xiàn)現(xiàn)偏析層偏析層，使界面處過冷度降低，使界面處過冷度降低，界面生長(zhǎng)受到抑制，偏析度較小界面生長(zhǎng)受到抑制，偏析度較小的地方，晶體將優(yōu)先生長(zhǎng)穿過偏的地方，晶體將優(yōu)先生長(zhǎng)穿過偏析層長(zhǎng)出分枝，析層長(zhǎng)出分枝，富溶質(zhì)的液體被富溶質(zhì)的液體被封閉在枝晶間封閉在枝晶間。帶狀偏析的形成與固液界面的溶帶狀偏析的形成與固液界面的溶質(zhì)偏析引起的成分過冷有關(guān)。質(zhì)偏析引起的成分過冷有關(guān)。加加強(qiáng)對(duì)流、細(xì)化晶粒、降低易于偏強(qiáng)對(duì)流、細(xì)化晶粒、降低易于偏析的溶質(zhì)量，可減少帶狀偏析析的溶質(zhì)量，可減少帶狀偏析。11 當(dāng)互不相溶的兩液相或固液兩相的當(dāng)互不相溶的兩液相或固液兩相的比重不同比重不同而產(chǎn)生的偏析，而產(chǎn)生的偏析，稱為

8、重力偏析。合金常產(chǎn)生重力偏析。稱為重力偏析。合金常產(chǎn)生重力偏析。 Cu-Pb合金在液態(tài)就易產(chǎn)合金在液態(tài)就易產(chǎn)生偏析，凝固后鑄錠上部富生偏析，凝固后鑄錠上部富Cu，下部富，下部富Pb，使合金的熱加工性，使合金的熱加工性能、切削及耐磨性能降低。能、切削及耐磨性能降低。 Sn-Sb合金最先析出的晶體是富合金最先析出的晶體是富Sb的的相，比重較小而上浮，可加入少量相，比重較小而上浮，可加入少量Cu生成熔點(diǎn)較高的生成熔點(diǎn)較高的CuSb化合物，阻止上浮。化合物，阻止上浮。8.911.37.35.711.1.2 宏觀偏析重力偏析重力偏析1211.1.3 防止偏析的主要途徑 各類偏析都是凝固過程中溶質(zhì)再分布的

9、必然結(jié)果。各類偏析都是凝固過程中溶質(zhì)再分布的必然結(jié)果。能使能使成分均勻化成分均勻化和和晶粒細(xì)化晶粒細(xì)化的方法，均有利于防止或的方法，均有利于防止或減少偏析?；敬胧┯校簻p少偏析?；敬胧┯校涸龃罄鋮s強(qiáng)度，攪拌，變質(zhì)處理，采用短結(jié)晶器，降增大冷卻強(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。低澆溫，加強(qiáng)二次水冷，使液穴淺平等。1311.2 縮孔與縮松o在鑄錠中部、頭部、晶界及枝晶間等地方，常在鑄錠中部、頭部、晶界及枝晶間等地方，常常有一些宏觀和顯微的收縮孔洞，通稱為常有一些宏觀和顯微的收縮孔洞，通稱為縮孔縮孔。o容積大而集中的縮孔稱為容積大而集中的縮孔稱為集中縮孔集中

10、縮孔；o細(xì)小而分散的縮孔稱為細(xì)小而分散的縮孔稱為縮松縮松，其中出現(xiàn)在晶界，其中出現(xiàn)在晶界或枝晶間的縮松又稱為或枝晶間的縮松又稱為顯微縮松顯微縮松。o縮孔和縮松的形狀不規(guī)則，表面不光滑，故易縮孔和縮松的形狀不規(guī)則，表面不光滑，故易與較圓滑的氣孔相區(qū)別。但鑄錠中有些縮孔常與較圓滑的氣孔相區(qū)別。但鑄錠中有些縮孔常為析出的氣體所充填，孔壁表面變得較平滑，為析出的氣體所充填，孔壁表面變得較平滑，此時(shí)既是縮孔也是氣孔。此時(shí)既是縮孔也是氣孔。1411.2.1 金屬的凝固收縮金屬的凝固收縮 凝固過程中金屬的收縮包括凝固過程中金屬的收縮包括凝固前的液態(tài)收縮凝固前的液態(tài)收縮、由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的凝固收縮由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)

11、的凝固收縮及及凝固后的固態(tài)收縮凝固后的固態(tài)收縮。液態(tài)及凝固收縮常以體積的變化率來表示，稱為液態(tài)及凝固收縮常以體積的變化率來表示，稱為體收縮率和線收縮率：體收縮率和線收縮率：11.2 縮孔與縮松1212112121100%() 100%100%() 100%VVLLVVTTVLLTTL1511.2.1 金屬的凝固收縮總的體收縮率為：VVVV固液凝合金線收縮開始溫度及線收縮率與成分的關(guān)系合金線收縮開始溫度及線收縮率與成分的關(guān)系16 集中縮孔集中縮孔(簡(jiǎn)稱為縮孔簡(jiǎn)稱為縮孔)是鑄錠在是鑄錠在順序凝固順序凝固的條件下，由的條件下，由金屬的體收縮引起的。金屬澆入錠模后，凝固主要是由底金屬的體收縮引起的。金

12、屬澆入錠模后，凝固主要是由底向上和由外向里逐層地進(jìn)行，經(jīng)過一段時(shí)間后便形成一層向上和由外向里逐層地進(jìn)行，經(jīng)過一段時(shí)間后便形成一層凝殼，由于液態(tài)和凝固收縮，因而液面下降。以后隨著溫凝殼，由于液態(tài)和凝固收縮，因而液面下降。以后隨著溫度的繼續(xù)降低，凝殼一層一層地加厚，液面不斷降低，直度的繼續(xù)降低，凝殼一層一層地加厚，液面不斷降低，直至凝固完成為止。在鑄錠最后凝固的中上部，形成一個(gè)倒至凝固完成為止。在鑄錠最后凝固的中上部，形成一個(gè)倒錐形縮孔。錐形縮孔。11.2.2 縮孔與縮松的形成17縮孔容積為：縮孔容積為：集中縮孔是在順序凝固條件下，集中縮孔是在順序凝固條件下，因金屬液態(tài)和凝因金屬液態(tài)和凝固體收縮造

13、成的孔洞得不到金屬液的補(bǔ)縮而產(chǎn)生固體收縮造成的孔洞得不到金屬液的補(bǔ)縮而產(chǎn)生的的。縮孔多出現(xiàn)在鑄錠的中部和頭部，或鑄件的?？s孔多出現(xiàn)在鑄錠的中部和頭部，或鑄件的厚壁處。厚壁處。11.2.2 縮孔與縮松的形成pVV1T2VVSsf孔固液液液V（ T )+(T -T )18縮松是在同時(shí)凝固的條件下縮松是在同時(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)生的的孔洞得不到金屬的補(bǔ)縮而產(chǎn)生的。縮松分布面廣，鑄錠軸線附近尤為嚴(yán)重?？s松分布面廣，鑄錠軸線附近尤為嚴(yán)重。11.2.2 縮孔與縮松的形成晶界縮松形成過程示意圖晶界縮松形成過程示意圖19(1) 金屬性質(zhì)：金屬液

14、體和凝固體的金屬性質(zhì)：金屬液體和凝固體的平均體收縮系平均體收縮系數(shù)數(shù)、結(jié)晶溫度范圍結(jié)晶溫度范圍、吸氣性吸氣性等。等。11.2.2 影響縮孔及縮松的因素Al-8%Si合金圓錠中的等孔隙度曲線合金圓錠中的等孔隙度曲線氫含量氫含量(a)為為0.3ml/110gAl；(b)為為0.45ml/100gAl20(2) 工藝及鑄錠結(jié)構(gòu)：工藝及鑄錠結(jié)構(gòu)： 凡是凡是提高鑄錠斷面溫度梯度提高鑄錠斷面溫度梯度的措施，如鐵模鑄的措施，如鐵模鑄錠時(shí)，錠時(shí)，提高澆溫和澆速提高澆溫和澆速，均有利于縮孔的形成均有利于縮孔的形成 降低澆溫和澆速，提高模溫，則可以減少縮松降低澆溫和澆速，提高模溫，則可以減少縮松的形成的形成 鑄錠

15、尺寸越大，形成縮松的傾向也越大。對(duì)于鑄錠尺寸越大，形成縮松的傾向也越大。對(duì)于大型鑄錠，不管合金的導(dǎo)熱性和結(jié)晶溫度范圍大型鑄錠，不管合金的導(dǎo)熱性和結(jié)晶溫度范圍如何，均容易促使鑄錠中部的縮松增多如何，均容易促使鑄錠中部的縮松增多 澆注時(shí)供流集中、結(jié)晶器高、液穴深，不利于澆注時(shí)供流集中、結(jié)晶器高、液穴深，不利于補(bǔ)縮，也易于形成縮松。補(bǔ)縮，也易于形成縮松。11.2.3 影響縮孔及縮松的因素21 在保證鑄錠自下而上順序凝固的條件下，盡可能使縮松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)化為鑄錠頭部的縮孔，然后通過轉(zhuǎn)化為鑄錠頭部的縮孔，然后通過人工補(bǔ)縮人工補(bǔ)縮來消除。來消除。 錠模鑄錠，合理設(shè)計(jì)模

16、壁厚度和錠坯的寬厚比或高徑比，錠模鑄錠，合理設(shè)計(jì)模壁厚度和錠坯的寬厚比或高徑比，采用上大下小的錠模及加補(bǔ)縮冒口；加保溫帽加強(qiáng)補(bǔ)縮；采用上大下小的錠模及加補(bǔ)縮冒口；加保溫帽加強(qiáng)補(bǔ)縮；提高澆溫、降低澆速。提高澆溫、降低澆速。 連鑄易形成縮松的大型鑄錠時(shí)，先連鑄易形成縮松的大型鑄錠時(shí)，先去氣去渣精煉去氣去渣精煉，使熔，使熔體中含氣量和夾渣盡量少，采用短結(jié)晶器或低金屬液面水體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，平，降低澆速降低澆速，加強(qiáng)二次水冷加強(qiáng)二次水冷，使液穴淺平，使鑄錠由下，使液穴淺平，使鑄錠由下而上進(jìn)行凝固。而上進(jìn)行凝固。11.2.4 防止縮孔及縮松的途徑2211.3 裂紋在凝

17、固過程中產(chǎn)生的裂紋稱為在凝固過程中產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋熱裂紋。凝固后冷。凝固后冷卻過程中產(chǎn)生的裂紋稱為卻過程中產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋冷裂紋。根據(jù)裂紋形狀和在鑄錠中的位置，裂紋又可分為根據(jù)裂紋形狀和在鑄錠中的位置，裂紋又可分為多種，如熱裂紋可分為表面裂紋、皮下裂紋、晶多種，如熱裂紋可分為表面裂紋、皮下裂紋、晶間微裂紋等。間微裂紋等。2311.3.1 鑄造應(yīng)力的形成鑄錠在凝固和冷卻過鑄錠在凝固和冷卻過程中，收縮受到阻礙程中，收縮受到阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為鑄鑄造應(yīng)力造應(yīng)力，按其形成的，按其形成的原因，可分為原因，可分為熱應(yīng)力熱應(yīng)力、相變應(yīng)力相變應(yīng)力和和機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力。連鑄圓錠中溫度和應(yīng)

18、力分布連鑄圓錠中溫度和應(yīng)力分布2411.3.1 鑄造應(yīng)力的形成12()LLEETT熱E E為彈性模量，為彈性模量，T T1 1-T-T2 2為鑄錠斷面兩點(diǎn)之間的溫度差。為鑄錠斷面兩點(diǎn)之間的溫度差。熱應(yīng)力大小一般可用下式表示，即熱應(yīng)力大小一般可用下式表示，即金屬性質(zhì)金屬性質(zhì)和和鑄造條件鑄造條件是影響熱應(yīng)力是影響熱應(yīng)力 熱熱大小的兩個(gè)主要因素。大小的兩個(gè)主要因素。v金屬的彈性模量和線收縮（膨脹）系數(shù)大，鑄錠的金屬的彈性模量和線收縮（膨脹）系數(shù)大，鑄錠的 熱熱大。大。v鑄錠斷面的溫度梯度大，則鑄錠斷面的溫度梯度大，則 熱熱大。大。防治措施：防治措施：控制控制澆注溫度澆注溫度和和澆注速度澆注速度，選擇

19、，選擇合理的鑄造模具合理的鑄造模具以及以及設(shè)計(jì)合設(shè)計(jì)合理鑄錠尺寸理鑄錠尺寸。25 熱裂是在線收縮開始溫度至非平衡固相線溫度熱裂是在線收縮開始溫度至非平衡固相線溫度范圍內(nèi)形成的。熱裂形成機(jī)理主要有范圍內(nèi)形成的。熱裂形成機(jī)理主要有液膜理論液膜理論、強(qiáng)強(qiáng)度理論度理論及及裂紋形成功理論裂紋形成功理論。11.3.2 熱裂形成機(jī)理及影響因素v液膜理論液膜理論認(rèn)為，鑄錠的熱裂與凝固末期晶間認(rèn)為，鑄錠的熱裂與凝固末期晶間殘留的殘留的液膜性質(zhì)及厚度液膜性質(zhì)及厚度有關(guān)。有關(guān)。v強(qiáng)度理論強(qiáng)度理論認(rèn)為，合金在線收縮開始溫度至非平衡固認(rèn)為，合金在線收縮開始溫度至非平衡固相點(diǎn)間的有效結(jié)晶范圍，相點(diǎn)間的有效結(jié)晶范圍，強(qiáng)度和

20、塑性極低強(qiáng)度和塑性極低，故在鑄造，故在鑄造應(yīng)力作用下易于熱裂。應(yīng)力作用下易于熱裂。v裂紋形成功理論裂紋形成功理論認(rèn)為，熱裂通常要經(jīng)歷認(rèn)為，熱裂通常要經(jīng)歷裂紋的形核裂紋的形核和擴(kuò)展和擴(kuò)展兩個(gè)階段。兩個(gè)階段。2611.3.2 熱裂形成機(jī)理及影響因素晶間有液膜時(shí)熱裂形成示意圖晶間有液膜時(shí)熱裂形成示意圖（a）形成液膜；（）形成液膜；（b）形成晶間裂紋）形成晶間裂紋v液膜理論液膜理論2711.3.2 熱裂形成機(jī)理及影響因素v強(qiáng)度理論強(qiáng)度理論有效結(jié)晶溫度范圍越寬，合有效結(jié)晶溫度范圍越寬，合金的熱裂傾向越大金的熱裂傾向越大2811.3.2 熱裂形成機(jī)理及影響因素v并非鑄造過程中金屬收縮受阻，產(chǎn)生熱應(yīng)力，就一

21、并非鑄造過程中金屬收縮受阻，產(chǎn)生熱應(yīng)力，就一定會(huì)發(fā)生熱裂。定會(huì)發(fā)生熱裂。v如果金屬在有效結(jié)晶范圍內(nèi)，具有一定的塑性，就如果金屬在有效結(jié)晶范圍內(nèi)，具有一定的塑性，就可以可以通過塑性變形使得應(yīng)力松弛通過塑性變形使得應(yīng)力松弛，而不產(chǎn)生熱裂。，而不產(chǎn)生熱裂。v例如，鋁合金在有效結(jié)晶范圍內(nèi)的伸長(zhǎng)率大于例如，鋁合金在有效結(jié)晶范圍內(nèi)的伸長(zhǎng)率大于0.3%0.3%，就不容易產(chǎn)生熱裂紋。就不容易產(chǎn)生熱裂紋。29影響因素主要包括：金屬性質(zhì)、澆注工藝及鑄錠影響因素主要包括：金屬性質(zhì)、澆注工藝及鑄錠結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)等。11.3.2 熱裂形成機(jī)理及影響因素金屬性質(zhì)的影響金屬性質(zhì)的影響合金的合金的有效結(jié)晶溫有效結(jié)晶溫度范圍度范

22、圍寬，線收縮寬，線收縮率大，則合金的熱率大，則合金的熱裂傾向大。裂傾向大。結(jié)晶溫度范圍寬結(jié)晶溫度范圍寬結(jié)晶溫度范結(jié)晶溫度范圍窄圍窄3011.3.2 熱裂形成機(jī)理及影響因素 大多數(shù)鋁合金都有一個(gè)與成分相對(duì)應(yīng)的大多數(shù)鋁合金都有一個(gè)與成分相對(duì)應(yīng)的脆性區(qū)脆性區(qū)，在此溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)，內(nèi)，合金處于固液狀態(tài)，強(qiáng)度和塑性都較低合金處于固液狀態(tài)，強(qiáng)度和塑性都較低，所以脆性區(qū)溫度范，所以脆性區(qū)溫度范圍大，合金熱裂傾向大。圍大，合金熱裂傾向大。 脆性區(qū)溫度范圍取決于脆性區(qū)溫度范圍取決于合金的性質(zhì)合金的性質(zhì)，此外與，此外與澆注工藝有澆注工藝有很大關(guān)很大關(guān)系。例如，澆注溫度和澆注速度過高，會(huì)增大脆性區(qū)的范圍，

23、從系。例如，澆注溫度和澆注速度過高，會(huì)增大脆性區(qū)的范圍，從而增大鑄錠的熱裂傾向。而增大鑄錠的熱裂傾向。 3111.3.2 熱裂形成機(jī)理及影響因素鑄錠結(jié)構(gòu)不同，鑄錠中熱應(yīng)力分布狀況也不同。大型鑄錠比鑄錠結(jié)構(gòu)不同，鑄錠中熱應(yīng)力分布狀況也不同。大型鑄錠比小型鑄錠更容易產(chǎn)生熱裂。圓錠多中心裂紋、環(huán)狀和放射狀小型鑄錠更容易產(chǎn)生熱裂。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。裂紋，扁錠最易產(chǎn)生側(cè)裂紋、底裂紋和澆口裂紋。扁錠產(chǎn)生裂紋的傾向與錠厚、寬厚比及澆速的關(guān)系扁錠產(chǎn)生裂紋的傾向與錠厚、寬厚比及澆速的關(guān)系3211.3.3 冷裂的形成及影響因素 冷裂冷裂一般是鑄錠冷卻到溫度較低

24、的彈性狀態(tài)時(shí)，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)力因鑄錠內(nèi)外溫差大、鑄造應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極超過合金的強(qiáng)度極限限而產(chǎn)生的，并且往往是而產(chǎn)生的，并且往往是由熱裂紋擴(kuò)展而成由熱裂紋擴(kuò)展而成的。的。 鑄錠是否產(chǎn)生冷裂，主要取決于合金的導(dǎo)熱性鑄錠是否產(chǎn)生冷裂，主要取決于合金的導(dǎo)熱性和低溫時(shí)的塑性。和低溫時(shí)的塑性。 合金的合金的導(dǎo)熱性好導(dǎo)熱性好，凝固后，凝固后塑性較高塑性較高，就不容易，就不容易產(chǎn)生冷裂。產(chǎn)生冷裂。 3311.3.3 冷裂的形成及影響因素 防止裂紋的途徑：防止裂紋的途徑：合理控制成分合理控制成分、選擇合適選擇合適的工藝的工藝、變質(zhì)處理變質(zhì)處理。v成分：成分：控

25、制合金成分及雜質(zhì)含量是解決大型鑄錠產(chǎn)生控制合金成分及雜質(zhì)含量是解決大型鑄錠產(chǎn)生裂紋的有效方法。例如，在裂紋的有效方法。例如，在AlAl合金中，合金中，F(xiàn)eFe含量過多會(huì)含量過多會(huì)形成粗大的化合物，降低流動(dòng)性和塑性，增大鑄錠開形成粗大的化合物，降低流動(dòng)性和塑性，增大鑄錠開裂傾向。裂傾向。v工藝工藝：采用低的澆注溫度、澆注速度和液面水平，有：采用低的澆注溫度、澆注速度和液面水平，有利于防止產(chǎn)生裂紋。利于防止產(chǎn)生裂紋。v變質(zhì)處理變質(zhì)處理：加入變質(zhì)劑，細(xì)化晶粒，同時(shí)細(xì)化合金中：加入變質(zhì)劑，細(xì)化晶粒，同時(shí)細(xì)化合金中的粗大第二相，可以降低鑄錠產(chǎn)生裂紋的傾向。的粗大第二相，可以降低鑄錠產(chǎn)生裂紋的傾向。341

26、1.4 氣孔鑄件中的鑄件中的氣孔氣孔對(duì)鑄件的使用性能影響很大。對(duì)鑄件的使用性能影響很大。v對(duì)力學(xué)性能的影響：對(duì)力學(xué)性能的影響：氣孔減少了鑄錠的氣孔減少了鑄錠的有效截面有效截面，當(dāng)，當(dāng)氣孔有尖角時(shí)，會(huì)引起氣孔有尖角時(shí)，會(huì)引起應(yīng)力集中應(yīng)力集中。因而，顯著降低鑄。因而，顯著降低鑄錠的力學(xué)性能，如塑性，沖擊韌性、疲勞性能等。特錠的力學(xué)性能，如塑性，沖擊韌性、疲勞性能等。特別是集中型氣孔對(duì)合金力學(xué)性能的影響最大。別是集中型氣孔對(duì)合金力學(xué)性能的影響最大。v對(duì)鑄造性能的影響對(duì)鑄造性能的影響：鑄錠在鑄造過程中產(chǎn)生的氣孔會(huì)：鑄錠在鑄造過程中產(chǎn)生的氣孔會(huì)顯著增加鑄錠的顯著增加鑄錠的熱裂熱裂傾向。此外，氣孔的出現(xiàn)會(huì)阻礙傾向。此外，氣孔的出現(xiàn)會(huì)阻礙金屬液的補(bǔ)縮，造成晶間金屬液的補(bǔ)縮，造成晶間疏松疏松。3511.4 氣孔氣孔一般是圓形的，表面較光滑，據(jù)此可與縮孔及縮松相區(qū)別。加工氣孔一般是圓形的，表面較光滑，據(jù)此可與縮孔及縮松相區(qū)別。加工時(shí)氣孔可被壓縮，但難以壓合，常常在熱加工和熱處理過程中產(chǎn)生起時(shí)氣孔可被壓縮，但難以壓合，常常在熱加工和熱處理過程中產(chǎn)生起皮起泡現(xiàn)象。這是鋁