第七章-铸件宏观组织.pptVIP

一、铸件的宏观组织构成 二、表面激冷区及柱状晶区的形成 三、 内部等轴晶的形成机理 四、 铸件宏观结晶组织的控制 一、 铸件的宏观组织构成 大多数工业应用情况下，希望铸件宏观组织获得各向同性的等轴细晶粒组织。为此，应创造条件抑制晶体的柱状长大，而促使内部等轴晶的形成和等轴晶细化。 就断裂而论，裂纹最易沿晶界扩展(特别是存在着溶质及杂质偏析时)。柱状晶相碰的地带溶质及杂质聚积严重，造成强度、塑性、韧性在柱状晶的横向方向大幅度下降，对热裂敏感，腐蚀介质中易成为集中的腐蚀通道。 第二节 表面激冷区及柱状晶区的形成 一、 表面激冷区的形成 二、 柱状晶区的形成 一、表面激冷区的形成 形成机理: 1)型壁强烈的激冷作用，产生很大的过冷度而大量非均质生核; 2)各种形式的晶粒游离也是形成表面细等轴晶的“晶核”来源。 生长形态: 这些晶核在过冷熔体中采取枝晶方式生 长，由于其结晶潜热既可从型壁导出，也 可向过冷熔体中散失，从而形成了无方向 性的表面细等轴晶组织。 二、柱状晶区的形成 形成机理: 凝固壳层一旦形成，造 成单向的散热条件,由表面细等轴 晶凝固层某些晶粒为基底向内生 长,发展成由外向内生长的柱状晶 区。枝晶主干取向与热流方向平 行的枝晶生长迅速,择优生长。 第三节 内部等轴晶的形成机理 一、“成分过冷”理论 二、激冷等轴晶型壁脱落与游离理论 三、 枝晶熔断及结晶雨理论 四.单个等轴晶形成过程的动态演示 一、“成分过冷”理论 该理论认为，随着凝固层向内推移，固相散热能力逐渐削弱，内部温度梯度趋于平缓，且液相中的溶质原子越来越富集，从而使界面前方成分过冷逐渐增大。当成分过冷大到足以发生非均质生核时，便导致内部等轴晶的形成。 a) 7500C水淬,摇动 b) 在坩埚中置一不锈钢筛网 大野笃美的实验 二、激冷等轴晶型壁脱落与游离理论 在浇注的过程中及凝固的初期激冷,等轴晶自型壁脱落与游离促使等轴晶形成, 浇注温度低可以使柱状晶区变窄而扩大等轴晶区 。 溶质的偏析容易使晶体在与型壁的交会处产生“脖颈”，具有“脖颈”的晶体不易于沿型壁方向与其相邻晶体连接形成凝固壳, 另一方面，在浇注过程和凝固初期存在的对流容易冲断“脖颈”，使晶体脱落并游离出去。 三、 枝晶熔断及结晶雨理论 生长着的柱状枝晶在凝固界面前方的熔断、游离和增殖导致了内部等轴晶晶核的形成，称为“枝晶熔断”理论。 液面冷却产生的晶粒下雨似地沉积到柱状晶区前方的液体中，下落过程中也发生熔断和增殖，是铸锭凝固时内部等轴晶晶核的主要来源，称为“结晶雨”理论。 多种机制的共同作用:目前比较统一的看法是内部等轴晶区的形成很可能是以上几种机制共同作用的结果。在一种情况下，可能是某种机理起主导作用，在另一种情况下，可能是另一种机理在起作用，或者是几种机理的综合作用，而各自作用的大小当由具体的凝固条件所决定。 四、单个等轴晶形成过程的动态演示 各向同性，多方向生长 各向异性，四向生长 各向异性，六向生长 各向异性，双核生长 第四节 铸件宏观结晶组织的控制 铸件中各晶区的相对大小、晶粒的形态和粗细是由以下两个方面的因素决定: 1)过冷熔体独立生核的能力 2)各种形式晶粒游离、增殖或重熔的程度 凡能强化熔体独立生核，促进晶粒游离，以及有助于游离 晶的残存与增殖的各种因素都将抑制柱状晶区的形成和发 展，从而扩大等轴晶区的范围，并细化等轴晶组织。 一、合理地控制浇注工艺和冷却条件 二、孕育处理 三、动力学细化 （1）浇注工艺控制 （2）冷却条件的控制 合理的浇注工艺 浇注温度 浇注方式 冷却条件的控制 控制冷却条件的目的是形成宽的凝固区域和获得大的过冷，从而促进熔体生核和晶粒游离。小的温度梯度GL和高的冷却速度R可以满足以上要求。但就铸型的冷却能力而言，除薄壁铸件外，这二者不可兼得。 二、孕育处理 孕育处理( Inoculation) : 是浇注之前或浇注过程中向液态金属中添加少量物质以达到细化晶粒、改善宏观组织目的的一种工艺方法。 孕育主要是影响生核过程, 促进非自发形核以细化晶粒；促进晶粒游离,细化晶粒. 变质处理（Modification）: 则是改变晶体的生长机理，从而影响晶体形貌。 变质在改变共晶合金的非金属相的结晶形貌上有着重要的应用，而在等轴晶组织的获得和细化中采用的则是孕育方法。 孕育剂作用机理的两类观点 孕育主要起非自发形核作用 孕育衰退（孕育效果逐渐减弱） 孕育剂加入合金液后要经历一个孕育期和衰退期。 在孕育期内，作为孕育剂的中间合金的某些组分完成熔化过程，或与合金液反应生成化合物，起细化作用的异质固相颗粒均匀分布并与合金液充分润湿，逐渐达到最佳的细