金屬熔煉與鑄錠 第十講鑄錠晶粒組織及其細(xì)化

1、第十講 鑄錠晶粒組織及其細(xì)化10.1 鑄錠正常晶粒組織鑄錠正常晶粒組織10.2 鑄錠異常晶粒組織鑄錠異常晶粒組織10.3 晶粒細(xì)化技術(shù)晶粒細(xì)化技術(shù)210.1 鑄錠正常晶粒組織鐵模鑄錠的晶粒組織常由三個(gè)區(qū)域組成：鐵模鑄錠的晶粒組織常由三個(gè)區(qū)域組成：p 表面細(xì)等軸晶區(qū)（激冷晶區(qū)）表面細(xì)等軸晶區(qū)（激冷晶區(qū)）p 柱狀晶區(qū)柱狀晶區(qū)p 中心等軸晶區(qū)中心等軸晶區(qū)圖圖 具有三個(gè)晶區(qū)的鑄錠晶粒具有三個(gè)晶區(qū)的鑄錠晶粒組織示意圖組織示意圖 鑄錠具有上述三種晶區(qū)，各自的寬窄也會(huì)鑄錠具有上述三種晶區(qū)，各自的寬窄也會(huì)因合金成分、鑄錠方法和工藝的不同而不同。因合金成分、鑄錠方法和工藝的不同而不同。 在同一鑄錠條件下，在同一

2、鑄錠條件下，純金屬多形成柱狀晶，純金屬多形成柱狀晶，合金則常形成粗等軸晶合金則常形成粗等軸晶。 對(duì)于同一合金，用冷卻強(qiáng)度大的連鑄方法，對(duì)于同一合金，用冷卻強(qiáng)度大的連鑄方法，易于形成細(xì)長柱狀晶，用鐵模鑄錠時(shí)可得到粗易于形成細(xì)長柱狀晶，用鐵模鑄錠時(shí)可得到粗等軸晶或柱狀晶。等軸晶或柱狀晶。310.1.1 表面細(xì)等軸晶區(qū)的形成 形成表面薄層細(xì)等軸晶區(qū)的原因形成表面薄層細(xì)等軸晶區(qū)的原因 與模壁接觸的金屬液薄層激冷產(chǎn)生極大過冷，形核率大增與模壁接觸的金屬液薄層激冷產(chǎn)生極大過冷，形核率大增 動(dòng)量對(duì)流、熱對(duì)流，以及由對(duì)流引起的溫度起伏動(dòng)量對(duì)流、熱對(duì)流，以及由對(duì)流引起的溫度起伏 結(jié)晶快，潛熱來不及散失，液結(jié)晶快

3、，潛熱來不及散失，液-固界面溫度升高，停止發(fā)展，所以薄固界面溫度升高，停止發(fā)展，所以薄 形成表面細(xì)等軸晶區(qū)的影響因素形成表面細(xì)等軸晶區(qū)的影響因素 （1）澆溫高，顯熱的散失使模溫迅速升高，過冷度迅速降低，形成）澆溫高，顯熱的散失使模溫迅速升高，過冷度迅速降低，形成穩(wěn)定晶核數(shù)減少。脫離模壁的晶粒少或易于被完全重溶，因而表面等穩(wěn)定晶核數(shù)減少。脫離模壁的晶粒少或易于被完全重溶，因而表面等軸晶區(qū)窄；軸晶區(qū)窄； （2）當(dāng)模壁激冷作用過強(qiáng)時(shí)，細(xì)等軸晶區(qū)也變窄甚至消失；）當(dāng)模壁激冷作用過強(qiáng)時(shí)，細(xì)等軸晶區(qū)也變窄甚至消失； （3）合金中元素含量較高時(shí)，晶?；蛑Ц恳仔纬煽s頸而游離，）合金中元素含量較高時(shí)，晶?；?/p>

4、枝晶根部易形成縮頸而游離，細(xì)等軸晶區(qū)變寬。細(xì)等軸晶區(qū)變寬。4p 細(xì)晶區(qū)形成后，模壁溫度升高，散熱減慢，細(xì)晶區(qū)形成后，模壁溫度升高，散熱減慢，冷速降低，過冷度減小，不再生核冷速降低，過冷度減小，不再生核p 在表面細(xì)等軸晶區(qū)內(nèi)，生長方向（立方金在表面細(xì)等軸晶區(qū)內(nèi)，生長方向（立方金屬為屬為，六方金屬，六方金屬）與散）與散熱方向平行的熱方向平行的晶粒優(yōu)先長大晶粒優(yōu)先長大，而與散熱方，而與散熱方向不平行的晶粒則被壓抑。愈往鑄錠內(nèi)部向不平行的晶粒則被壓抑。愈往鑄錠內(nèi)部晶粒數(shù)目愈少，優(yōu)先生長的晶粒最后單向晶粒數(shù)目愈少，優(yōu)先生長的晶粒最后單向生長并互相接觸而形成柱狀晶區(qū)。生長并互相接觸而形成柱狀晶區(qū)。p 柱狀

5、晶區(qū)是在柱狀晶區(qū)是在單向?qū)峒绊樞蚰虇蜗驅(qū)峒绊樞蚰虠l件下條件下形成的。形成的。 10.1.2 柱狀晶區(qū)的形成5p 凡能凡能阻止晶體脫離模壁阻止晶體脫離模壁和和在固在固/液界面前沿形核液界面前沿形核的因素，的因素，均有利于擴(kuò)大柱狀晶區(qū)。均有利于擴(kuò)大柱狀晶區(qū)。p 如模壁導(dǎo)熱性好，激冷作用強(qiáng)，易形成穩(wěn)定的凝殼，則柱如模壁導(dǎo)熱性好，激冷作用強(qiáng)，易形成穩(wěn)定的凝殼，則柱狀晶發(fā)達(dá)。狀晶發(fā)達(dá)。p 合金化程度低，溶質(zhì)偏析系數(shù)小，成分過冷弱，晶?；蛑辖鸹潭鹊?，溶質(zhì)偏析系數(shù)小，成分過冷弱，晶?；蛑Ц坎灰仔纬煽s頸而被熔斷，也較易于獲得柱狀晶。晶根部不易形成縮頸而被熔斷，也較易于獲得柱狀晶。形成柱狀晶區(qū)的

6、影響因素形成柱狀晶區(qū)的影響因素10.1.2 柱狀晶區(qū)的形成6p 提高澆注溫度提高澆注溫度，游離晶重，游離晶重熔的可能性增大，故有利熔的可能性增大，故有利于擴(kuò)大柱狀晶區(qū)。于擴(kuò)大柱狀晶區(qū)。形成柱狀晶區(qū)的影響因素形成柱狀晶區(qū)的影響因素10.1.2 柱狀晶區(qū)的形成7p 合金凝固時(shí)，隨合金凝固時(shí)，隨合金含量提高合金含量提高，由于溶質(zhì)偏析產(chǎn)生成分過，由于溶質(zhì)偏析產(chǎn)生成分過冷，促進(jìn)晶體根部頸縮及脫落，使固冷，促進(jìn)晶體根部頸縮及脫落，使固/液界面的前沿晶核液界面的前沿晶核增殖，不利于獲得柱狀晶，柱狀晶區(qū)變窄。增殖，不利于獲得柱狀晶，柱狀晶區(qū)變窄。柱狀晶區(qū)的影響因素8p 合金凝固時(shí)，如在固合金凝固時(shí)，如在固/液

7、界面前沿能始終保持較大的液界面前沿能始終保持較大的溫度溫度梯度梯度，則柱狀晶區(qū)可延伸至鑄錠中心，直至與由對(duì)面模，則柱狀晶區(qū)可延伸至鑄錠中心，直至與由對(duì)面模壁生長過來的柱狀晶相遇為止，如圖所示。壁生長過來的柱狀晶相遇為止，如圖所示。柱狀晶區(qū)的影響因素鑄錠中具有單一柱狀晶組織示意圖鑄錠中具有單一柱狀晶組織示意圖9p 對(duì)流的沖刷作用對(duì)流的沖刷作用以及對(duì)流造成的溫度起伏，會(huì)促使晶體脫落以及對(duì)流造成的溫度起伏，會(huì)促使晶體脫落及游離，有利于等軸晶的形成，不利于柱狀晶形成。及游離，有利于等軸晶的形成，不利于柱狀晶形成。p 施加施加穩(wěn)定磁場穩(wěn)定磁場，或，或沿一個(gè)方向沿一個(gè)方向恒速旋轉(zhuǎn)恒速旋轉(zhuǎn)錠模錠模，可消弱或

8、抑制，可消弱或抑制金屬液內(nèi)部的對(duì)流，阻止晶體的游離，有利于得到柱狀晶；金屬液內(nèi)部的對(duì)流，阻止晶體的游離，有利于得到柱狀晶；p 定向凝固定向凝固，關(guān)鍵是保證單向?qū)幔３州^大的溫度梯度和較，關(guān)鍵是保證單向?qū)?，保持較大的溫度梯度和較小的凝固速度。小的凝固速度。金屬液內(nèi)對(duì)流的影響金屬液內(nèi)對(duì)流的影響柱狀晶區(qū)的影響因素定向凝固定向凝固10在鐵模中凝固比在砂模中在鐵模中凝固比在砂模中更易獲得柱狀晶。更易獲得柱狀晶。冷卻速度、傳熱過程、凝冷卻速度、傳熱過程、凝殼形成。殼形成。砂模和鐵模中晶體游離對(duì)比砂模和鐵模中晶體游離對(duì)比（a）砂模；（）砂模；（b）鐵模）鐵模柱狀晶區(qū)的影響因素11等軸晶晶核的來源等軸晶晶

9、核的來源(1) 均質(zhì)生核均質(zhì)生核形成中心等軸晶區(qū)：中心等軸晶區(qū)是在柱狀晶形成中心等軸晶區(qū)：中心等軸晶區(qū)是在柱狀晶區(qū)包圍的殘余液體中，同時(shí)過冷生核而形成。從熱力學(xué)區(qū)包圍的殘余液體中，同時(shí)過冷生核而形成。從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，均質(zhì)生核需要較大的過冷度，這在一般鑄錠條觀點(diǎn)看，均質(zhì)生核需要較大的過冷度，這在一般鑄錠條件下是難以滿足的。件下是難以滿足的。(2) 成分過冷成分過冷引起中心非均質(zhì)生核：當(dāng)出現(xiàn)成分過冷時(shí)，引起中心非均質(zhì)生核：當(dāng)出現(xiàn)成分過冷時(shí)， 由于固由于固/液界面處過冷度最小，柱狀晶生長被抑制，而液界面處過冷度最小，柱狀晶生長被抑制，而界面前沿過冷度較大的地方，利于非均質(zhì)生核而形成等界面前沿過冷度較

10、大的地方，利于非均質(zhì)生核而形成等軸晶區(qū)。軸晶區(qū)。10.1.3 中心等軸晶區(qū)的形成12公認(rèn)的形成中心等軸晶區(qū)的方式有三種，即：公認(rèn)的形成中心等軸晶區(qū)的方式有三種，即：表面細(xì)等軸晶的游離；表面細(xì)等軸晶的游離；枝晶的熔斷及游離；枝晶的熔斷及游離；液面或凝殼上晶體的沉積。液面或凝殼上晶體的沉積。凝固初期在模壁附近形成的晶體，由于其比重大凝固初期在模壁附近形成的晶體，由于其比重大于或小于液體比重，也會(huì)產(chǎn)生對(duì)流，晶體被卷入于或小于液體比重，也會(huì)產(chǎn)生對(duì)流，晶體被卷入鑄錠中心，然后長大成等軸晶。鑄錠中心，然后長大成等軸晶。10.1.3 中心等軸晶區(qū)的形成1310.1.3 中心等軸晶區(qū)的形成凝固初期在模壁附近形

11、成的晶體，由于其比重大于或小于凝固初期在模壁附近形成的晶體，由于其比重大于或小于液體比重，也會(huì)產(chǎn)生對(duì)流，晶體被卷入鑄錠中心，然后長液體比重，也會(huì)產(chǎn)生對(duì)流，晶體被卷入鑄錠中心，然后長大成等軸晶。大成等軸晶。凝固初期因比重不同引起的對(duì)流凝固初期因比重不同引起的對(duì)流（a）晶體比重小于金屬液；（）晶體比重小于金屬液；（b）晶體比重大于金屬液）晶體比重大于金屬液14枝晶的熔斷及游離 枝晶長大時(shí)，在其周圍枝晶長大時(shí)，在其周圍會(huì)形成溶質(zhì)偏析層，因而抑會(huì)形成溶質(zhì)偏析層，因而抑制枝晶生長；由于此偏析層制枝晶生長；由于此偏析層很薄，枝晶一旦穿過該偏析很薄，枝晶一旦穿過該偏析層，就會(huì)迅速生長變粗，在層，就會(huì)迅速生長

12、變粗，在偏析層內(nèi)留下縮頸。這種帶偏析層內(nèi)留下縮頸。這種帶縮頸的枝晶，在對(duì)流作用下縮頸的枝晶，在對(duì)流作用下易被熔斷，其碎塊游離至鑄易被熔斷，其碎塊游離至鑄錠中心，在溫度較低的情況錠中心，在溫度較低的情況下，長成為中心等軸晶。下，長成為中心等軸晶。枝晶縮頸的形成示意圖，虛線表示溶質(zhì)偏枝晶縮頸的形成示意圖，虛線表示溶質(zhì)偏析層析層15枝晶的熔斷及游離Quickly cooled Slowly cooled 過共晶過共晶Co-33Ge合金形成的（合金形成的（a）枝晶頸縮與斷開，（）枝晶頸縮與斷開，（b）頸縮枝）頸縮枝晶及枝晶斷開的碎塊晶及枝晶斷開的碎塊16枝晶的熔斷及游離 枝晶熔斷現(xiàn)象在無對(duì)流的情況下枝

13、晶熔斷現(xiàn)象在無對(duì)流的情況下也可發(fā)生。由于枝晶縮頸處表面張力大，也可發(fā)生。由于枝晶縮頸處表面張力大，熔點(diǎn)較低，在固熔點(diǎn)較低，在固/液兩相共存溫度下保液兩相共存溫度下保溫，該處有可能被熔斷，此即等溫粗化溫，該處有可能被熔斷，此即等溫粗化模型模型II所示情況。此外，強(qiáng)烈過冷形成所示情況。此外，強(qiáng)烈過冷形成的細(xì)小枝晶，在結(jié)晶潛熱作用下，將會(huì)的細(xì)小枝晶，在結(jié)晶潛熱作用下，將會(huì)被熔斷而形成極細(xì)小的粒狀晶。在上述被熔斷而形成極細(xì)小的粒狀晶。在上述兩種情況下，如有對(duì)流存在，則更易形兩種情況下，如有對(duì)流存在，則更易形成等軸晶。成等軸晶。17晶體沉積形成中心等軸晶區(qū)的過程大量晶體在對(duì)流作用下，沿模壁下沉；部分晶體

14、由于模壁的冷卻，大量晶體在對(duì)流作用下，沿模壁下沉；部分晶體由于模壁的冷卻，積聚在模壁上形成表面細(xì)等軸晶；部分晶體由于對(duì)流作用被卷向積聚在模壁上形成表面細(xì)等軸晶；部分晶體由于對(duì)流作用被卷向鑄錠中部，懸浮在液體中。鑄錠中部，懸浮在液體中。隨著溫度的降低，對(duì)流的減弱，沉積于鑄錠下部的晶體越來越多；隨著溫度的降低，對(duì)流的減弱，沉積于鑄錠下部的晶體越來越多；表面細(xì)等軸晶通過競爭生長形成柱狀晶區(qū)；表面細(xì)等軸晶通過競爭生長形成柱狀晶區(qū)；中部晶體長大后與柱狀晶相遇，凝固結(jié)束。中部晶體長大后與柱狀晶相遇，凝固結(jié)束。1810.2 鑄錠異常晶粒組織10.2.1 異常粗大晶粒異常粗大晶粒表層粗晶粒表層粗晶粒懸浮晶懸浮

15、晶粗大金屬間化合物粗大金屬間化合物19表層粗晶粒表層粗晶粒 通常鑄錠表層為細(xì)等軸晶。但在連續(xù)鑄錠表層中，宏觀通常鑄錠表層為細(xì)等軸晶。但在連續(xù)鑄錠表層中，宏觀組織也可能由組織也可能由冷隔冷隔、細(xì)晶粒和粗晶粒細(xì)晶粒和粗晶粒組成。由于組成。由于傳熱過程受傳熱過程受到影響到影響，使形成穩(wěn)定凝殼的時(shí)間延遲，使形成穩(wěn)定凝殼的時(shí)間延遲，只有少量晶核只有少量晶核在該處在該處長大成粗大晶粒。長大成粗大晶粒。潤滑油分布不勻、涂料厚度不勻?qū)е陆佑|不良，傳熱局部變慢潤滑油分布不勻、涂料厚度不勻?qū)е陆佑|不良，傳熱局部變慢形成氣隙后，表層溫度升高，表層偏析物重熔，然后結(jié)晶長大成粗晶形成氣隙后，表層溫度升高，表層偏析物重熔

16、，然后結(jié)晶長大成粗晶 消除表層粗晶粒的方法：消除表層粗晶粒的方法：降低結(jié)晶器內(nèi)的液穴深度，供降低結(jié)晶器內(nèi)的液穴深度，供流勻穩(wěn)，保持錠模內(nèi)壁光滑，涂料均勻。流勻穩(wěn)，保持錠模內(nèi)壁光滑，涂料均勻。其次，可通過其次，可通過銑面消除銑面消除。10.2 鑄錠異常晶粒組織2010.2 鑄錠異常晶粒組織2110.2 鑄錠異常晶粒組織Fe-3%Si二次再結(jié)晶組織與二次再結(jié)晶相區(qū)別與二次再結(jié)晶相區(qū)別2210.2 鑄錠異常晶粒組織懸浮晶懸浮晶 夾在正常柱狀晶區(qū)或等軸晶區(qū)中的粗大晶粒夾在正常柱狀晶區(qū)或等軸晶區(qū)中的粗大晶粒，它是優(yōu)，它是優(yōu)先形核生長的基體金屬固溶體初晶，在固先形核生長的基體金屬固溶體初晶，在固/液界面前

17、沿溫液界面前沿溫度梯度較小的過冷液體中自由長大，然后進(jìn)入凝固層內(nèi)度梯度較小的過冷液體中自由長大，然后進(jìn)入凝固層內(nèi)而形成的。而形成的。 23懸浮晶的形成方式主要有四種：懸浮晶的形成方式主要有四種：(1)液體中溫度梯度較小、凝固區(qū)較寬時(shí)，液體中溫度梯度較小、凝固區(qū)較寬時(shí)，脫離模壁的少數(shù)脫離模壁的少數(shù)晶粒在凝固區(qū)內(nèi)自由長大晶粒在凝固區(qū)內(nèi)自由長大；(2)大型鑄錠冷卻緩慢時(shí)，液穴表面形成的大型鑄錠冷卻緩慢時(shí)，液穴表面形成的晶粒沉積于凝固晶粒沉積于凝固區(qū)內(nèi)區(qū)內(nèi)，得以充分長大；，得以充分長大；(3)位于氣隙較大處的凝殼，由于溫度回升被重熔成半凝固位于氣隙較大處的凝殼，由于溫度回升被重熔成半凝固狀態(tài)，在對(duì)流作

18、用下狀態(tài)，在對(duì)流作用下凝殼邊緣塌落下來的碎塊凝殼邊緣塌落下來的碎塊；(4)尚未完全熔化的基體金屬尚未完全熔化的基體金屬晶體碎塊晶體碎塊。 增大冷卻強(qiáng)度，提高鑄錠斷面的溫度梯度，縮小凝固區(qū)，增大冷卻強(qiáng)度，提高鑄錠斷面的溫度梯度，縮小凝固區(qū)，可防止產(chǎn)生懸浮晶。可防止產(chǎn)生懸浮晶。10.2 鑄錠異常晶粒組織24鑄錠中可見到一些高熔點(diǎn)金屬化合物初晶，呈塊狀、片狀或針鑄錠中可見到一些高熔點(diǎn)金屬化合物初晶，呈塊狀、片狀或針狀不均勻分布與基體中。狀不均勻分布與基體中。形成原因：與懸浮晶基本相同。因?yàn)闈沧r(shí)間長，或澆溫低，形成原因：與懸浮晶基本相同。因?yàn)闈沧r(shí)間長，或澆溫低，鑄錠冷卻緩慢，則向鑄錠中部游移的化合

19、物初晶得以在液體中鑄錠冷卻緩慢，則向鑄錠中部游移的化合物初晶得以在液體中自由生長成粗大晶粒。自由生長成粗大晶粒。防止措施：防止措施：適當(dāng)適當(dāng)提高澆注溫度提高澆注溫度，加大冷卻強(qiáng)度加大冷卻強(qiáng)度，可減少游離化合物初晶的，可減少游離化合物初晶的數(shù)目，有利于防止粗大化合物初晶的形成。數(shù)目，有利于防止粗大化合物初晶的形成。嚴(yán)格嚴(yán)格控制合金成分控制合金成分或或采用變質(zhì)處理采用變質(zhì)處理。利用利用過熱法過熱法可以細(xì)化金屬化合物初晶，改善鑄錠組織的均勻性?？梢约?xì)化金屬化合物初晶，改善鑄錠組織的均勻性。10.2 鑄錠異常晶粒組織粗大金屬間合化物粗大金屬間合化物2510.2 鑄錠異常晶粒組織26目前只發(fā)現(xiàn)存在于鋁合

20、金連續(xù)鑄錠中。一種由許多羽毛狀片晶組成的目前只發(fā)現(xiàn)存在于鋁合金連續(xù)鑄錠中。一種由許多羽毛狀片晶組成的晶粒，稱為晶粒，稱為羽毛狀晶羽毛狀晶，是變態(tài)的柱狀晶，多分布于鑄錠周邊處。，是變態(tài)的柱狀晶，多分布于鑄錠周邊處。位向一致的若干擇優(yōu)生長的羽毛狀晶組成位向一致的若干擇優(yōu)生長的羽毛狀晶組成羽毛狀晶群羽毛狀晶群。澆注溫度高、澆速快、冷卻強(qiáng)度大的定向凝固容易形成羽毛狀晶。澆注溫度高、澆速快、冷卻強(qiáng)度大的定向凝固容易形成羽毛狀晶。同一羽毛狀晶粒內(nèi)部有兩個(gè)不同的位向，兩者以（同一羽毛狀晶粒內(nèi)部有兩個(gè)不同的位向，兩者以（111）面為對(duì)稱面，）面為對(duì)稱面，構(gòu)成柱狀孿晶，也稱鑄造孿晶。構(gòu)成柱狀孿晶，也稱鑄造孿晶。

21、羽毛狀晶具有較強(qiáng)的羽毛狀晶具有較強(qiáng)的各向異性各向異性，降低鑄錠的力學(xué)性能和加工性能。，降低鑄錠的力學(xué)性能和加工性能。采用較低的澆溫，均勻供流，防止液穴局部過熱，加入采用較低的澆溫，均勻供流，防止液穴局部過熱，加入Ti或細(xì)化晶粒，或細(xì)化晶粒，或增大變形量和熱處理來消除?；蛟龃笞冃瘟亢蜔崽幚韥硐?。10.2.2 羽毛狀晶羽毛狀晶10.2 鑄錠異常晶粒組織2710.2.2 羽毛狀晶羽毛狀晶10.2 鑄錠異常晶粒組織 羽毛狀晶的低倍組織特征為呈扇形分布的、有許多平行細(xì)條組成羽毛狀晶的低倍組織特征為呈扇形分布的、有許多平行細(xì)條組成的羽毛狀，尺寸較大，在鑄錠截面上分布有時(shí)分散，有時(shí)連成一的羽毛狀，尺寸較大

22、，在鑄錠截面上分布有時(shí)分散，有時(shí)連成一片；片； 顯微組織為粗大孿晶組織，是柱狀晶變種。枝晶一邊為顯微組織為粗大孿晶組織，是柱狀晶變種。枝晶一邊為直線孿晶直線孿晶晶軸，另一邊為晶軸，另一邊為鋸齒狀晶界鋸齒狀晶界 2810.3 晶粒細(xì)化技術(shù)p細(xì)小等軸晶組織細(xì)小等軸晶組織各向異性小各向異性小p加工時(shí)加工時(shí)變形均勻變形均勻p使易偏聚使易偏聚在晶界上的雜質(zhì)、夾雜及低熔點(diǎn)共晶組在晶界上的雜質(zhì)、夾雜及低熔點(diǎn)共晶組織分布更均勻織分布更均勻p具有細(xì)小等軸晶組織的鑄錠，其機(jī)械性能和加工具有細(xì)小等軸晶組織的鑄錠，其機(jī)械性能和加工性能均較好性能均較好希望獲得晶粒更細(xì)小的鑄錠。希望獲得晶粒更細(xì)小的鑄錠。晶粒細(xì)化技術(shù)：晶

23、粒細(xì)化技術(shù)：增大冷卻強(qiáng)度增大冷卻強(qiáng)度、加強(qiáng)金屬液流動(dòng)加強(qiáng)金屬液流動(dòng)、變質(zhì)處理變質(zhì)處理。細(xì)晶的優(yōu)點(diǎn)細(xì)晶的優(yōu)點(diǎn)2910.3 晶粒細(xì)化技術(shù)采用水冷模和降低澆溫采用水冷模和降低澆溫 對(duì)小型鑄錠，對(duì)小型鑄錠，采用水冷模、冷卻強(qiáng)度大，易得到細(xì)小晶粒采用水冷模、冷卻強(qiáng)度大，易得到細(xì)小晶粒組織。組織。 對(duì)大型鑄錠對(duì)大型鑄錠，適當(dāng)降低澆溫，可在一定程度上使晶粒得到，適當(dāng)降低澆溫，可在一定程度上使晶粒得到細(xì)化。細(xì)化。增大冷卻強(qiáng)度增大冷卻強(qiáng)度(晶粒細(xì)化技術(shù)之一晶粒細(xì)化技術(shù)之一)30能更好地與模壁接觸，有效發(fā)揮模壁的激冷效果能更好地與模壁接觸，有效發(fā)揮模壁的激冷效果溫度起伏和對(duì)流的沖刷作用，增加游離晶數(shù)目溫度起伏和對(duì)

24、流的沖刷作用，增加游離晶數(shù)目10.3 晶粒細(xì)化技術(shù)加強(qiáng)金屬流動(dòng)加強(qiáng)金屬流動(dòng)(晶粒細(xì)化技術(shù)之二晶粒細(xì)化技術(shù)之二) 改變澆注方式改變澆注方式 使錠模周期性振動(dòng)使錠模周期性振動(dòng) 攪拌攪拌措施：措施：31 底注式底注式，液面平靜，液面平靜，對(duì)流弱，由粗大柱狀對(duì)流弱，由粗大柱狀晶組成晶組成 頂注式頂注式，鑄錠出現(xiàn)等，鑄錠出現(xiàn)等軸晶軸晶 沿模壁澆注沿模壁澆注，等軸晶，等軸晶區(qū)擴(kuò)大，晶粒細(xì)化區(qū)擴(kuò)大，晶粒細(xì)化 采用六口沿模壁澆注，采用六口沿模壁澆注，等軸晶細(xì)化顯著。等軸晶細(xì)化顯著。10.3 晶粒細(xì)化技術(shù)加強(qiáng)金屬流動(dòng)加強(qiáng)金屬流動(dòng)改變澆注方式改變澆注方式32 金屬流進(jìn)錠模以前，先流經(jīng)金屬流進(jìn)錠模以前，先流經(jīng)一一傾

25、斜冷卻器傾斜冷卻器，在金屬液的，在金屬液的沖刷作用下，由槽壁生成的沖刷作用下，由槽壁生成的大量晶粒，隨液流而下一起大量晶粒，隨液流而下一起進(jìn)入模中，使鑄錠晶粒細(xì)化。進(jìn)入模中，使鑄錠晶粒細(xì)化。10.3 晶粒細(xì)化技術(shù)改變澆注方式改變澆注方式加強(qiáng)金屬流動(dòng)加強(qiáng)金屬流動(dòng)+降低澆溫降低澆溫33超聲波或機(jī)械振動(dòng)超聲波或機(jī)械振動(dòng)振動(dòng)使金屬液與模壁或凝殼之間產(chǎn)生周期性的相振動(dòng)使金屬液與模壁或凝殼之間產(chǎn)生周期性的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)運(yùn)動(dòng)，加速晶體的游離加速晶體的游離，細(xì)化晶粒，細(xì)化晶粒加強(qiáng)金屬液充填枝晶間隙的補(bǔ)縮作用，加強(qiáng)金屬液充填枝晶間隙的補(bǔ)縮作用，提高鑄錠提高鑄錠致密性致密性10.3 晶粒細(xì)化技術(shù)加強(qiáng)金屬流動(dòng)加強(qiáng)金屬

26、流動(dòng)使錠模周期性振動(dòng)使錠模周期性振動(dòng)3410.3 晶粒細(xì)化技術(shù)加強(qiáng)金屬流動(dòng)加強(qiáng)金屬流動(dòng)使錠模周期性振動(dòng)使錠模周期性振動(dòng)振動(dòng)與晶粒度的關(guān)系振動(dòng)與晶粒度的關(guān)系澆溫及振動(dòng)對(duì)晶粒度的影響澆溫及振動(dòng)對(duì)晶粒度的影響振動(dòng)降低組織對(duì)澆溫的敏感性振動(dòng)降低組織對(duì)澆溫的敏感性3510.3 晶粒細(xì)化技術(shù)加強(qiáng)金屬流動(dòng)加強(qiáng)金屬流動(dòng)攪拌攪拌 攪拌方法包括攪拌方法包括機(jī)械攪拌機(jī)械攪拌和和電磁場攪動(dòng)電磁場攪動(dòng)，作用和效，作用和效果同于振動(dòng)果同于振動(dòng) 攪拌器放入結(jié)晶器進(jìn)行攪拌，細(xì)化晶粒效果更好攪拌器放入結(jié)晶器進(jìn)行攪拌，細(xì)化晶粒效果更好 為獲得細(xì)小等軸晶，應(yīng)為獲得細(xì)小等軸晶，應(yīng)周期性改變攪拌方向或速周期性改變攪拌方向或速度度，避免抑制鑄錠內(nèi)外層間的自然對(duì)流和溫度起，避免抑制鑄錠內(nèi)外層間的自然對(duì)流和溫度起伏而不利于枝晶的游離。伏而不利于枝晶的游離。3610.3 晶