宏观偏析李林丰.ppt

关于偏析 偏析：液态合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀现象称为偏析。 宏观偏析：宏观偏析是指凝固断面上各部位的化学成分不均匀现象。 偏析的分类 一方面，可根据宏观偏析表现形式分为正常偏析，逆偏析，V形偏析和逆V形偏析，带状偏析及重力偏析。 另一方面，还可根据合金各部位的溶质浓度Cs和合金原始平均浓度Co的偏离情况分类。若CsCo，则成为正偏析，相反成为负偏析。 正常偏析 当K1时，随着温度的降低，溶质的浓度将逐渐增加，越是后来结晶的固相，溶质浓度越高；当K1时,则越是后来结晶的固相,溶质浓度越低. 按照溶质分配规律,这些都是正常现象,故称之为正常偏析. 单向凝固时铸件内溶质的分布曲线 偏析使铸件性能不均匀，也难以通过热处理消除，但可以利用溶质的正常偏析现象对金属进行提纯精炼。 宏观偏析的利弊 利用溶质的正常偏析现象，可以对金属进行精炼提纯。比如“区域熔化提纯法”。 但是，正常偏析使得铸件性能不均匀，而且在随后的加工和处理过程中难以根本消除。 逆偏析 当K1时，铸件表面或底部含溶质元素较多，而中心部位或上部含溶质较少，这种现象成为逆偏析。而对于K1情况下的逆偏析溶质分布情况正好相反。 逆偏析形成的原因：由于结晶温度范围宽的固溶体型合金，在缓慢凝固时易形成粗大的树枝晶，枝晶相互交错，枝晶间富集着低熔点相，当铸件产生体收缩时，低熔点相将沿着树枝晶向外移动。 逆偏析的形成特点：结晶温度范围宽的固溶体合金和粗大的树枝晶易产生逆偏析，缓慢冷却时逆偏析程度增加。若液态合金溶解有较多的气体，则在凝固过程中将促进逆偏析的形成。 V形偏析和逆V形偏析 V形偏析和逆V形偏析常出现在大型铸件中，一般呈锥型，偏析带中含有较高的碳以及硫和磷等杂质。 降低铸锭的冷却速度，枝晶粗大，液体沿枝晶间的流向阻力减小，促进富集液的流动，均会增加形成V形偏析和逆V形偏析的倾向。 V形偏析和逆V形偏析 带状偏析 带状偏析常出现在铸锭或厚壁铸件中，有时是连续的，有时是间断的。带状偏析的形成特点是它总是和凝固的读-液界面相平行。 带状偏析的形成是由于固-液界面前沿液相中存在着溶质富集且晶体生长速度发生变化的缘故。 溶质的偏析系数越大，带状偏析越容易形成。 减少溶质的含量，采取孕育措施细化晶粒，加强固-液界面前的对流和搅拌，均有利于防止或减少带状偏析的形成。 重力偏析 重力偏析是由于重力作用而出现的化学成分不均匀现象，通常产生于金属凝固前和刚刚开始凝固之际。 当共存的液体和固体，或互不相溶的液相之间存在密度差时，将会产生重力偏析。 如何防止及减轻重力偏析 1 加快铸件的冷却速度，缩短合金处于液相的实践，使初生相来不及上浮或下沉。 2 加入能阻碍初晶沉浮的元素。 3 浇注前对液态合金充分搅拌，并尽量降低合金的浇注温度和速度。 * * 化学成分的宏观偏析 1 正常偏析 2 逆偏析 3 V形偏析和逆V形偏析 4 带状偏析 5 重力偏析 制作人：李林丰 班 级：材控114 学 号Al-4.7Cu 合金铸件的逆偏析 当铸锭中央部分在凝固下沉时，侧面向斜下方产生拉应力，在其上部形成逆V形裂缝，并被富含溶质的液相所填充，最终形成逆V形偏析带。