金屬材料鑄態(tài)結(jié)構(gòu)的好壞直接影晌到鑄件的使闬性能。對(duì)鑄錠來(lái)說(shuō),鑄態(tài)組織不但影響其力加工性能,而且也影響到經(jīng)過(guò)鍛造及淬火回火以后成品的組織和性能。所以,對(duì)鑄錠組織的控制,就顯得十分重要的。

生產(chǎn)實(shí)踐表明,液態(tài)金屬在澆鑄成型過(guò)程中,由于模壁的存在及錠面與心部溫度分布的不均勻等,帶來(lái)了鋝錠組織的結(jié)晶特點(diǎn)和復(fù)雜性。視察鑄錠縱剖面和橫剖面時(shí),可清楚的看到它由三個(gè)晶區(qū)所組成,這趕鑄錠結(jié)構(gòu)的組織特征,如圖1-7所示。
1.表層細(xì)晶區(qū)
結(jié)晶區(qū)在鑄錠的最外層,由細(xì)小的等軸晶粒所構(gòu)成;
2.柱狀晶區(qū)
緊接表層的細(xì)晶區(qū)是一層柱狀晶區(qū),其晶粒都具有伸長(zhǎng)的柱狀特征,且主軸方向垂直于模壁;
3,中心等抽晶區(qū)
中心等軸晶區(qū)是在冷速慢*過(guò)冷度軟小的條件F形成的,因而晶粒較粗大。
在澆鑄過(guò)程中,當(dāng)液態(tài)金屬注入錠模時(shí),結(jié)晶首先認(rèn)緊靠模壁處開(kāi)始。因?yàn)樵撎幍囊簯B(tài)金屬發(fā)生劇烈冷卻,獲得較大的過(guò)冷度,其成核率高。長(zhǎng)大速度也快,便迅速地形成表面等軸細(xì)晶粒區(qū)。
隨著鑄錠細(xì)晶區(qū)外殼的形成,錠模慢悝變熱,液態(tài)金屬的冷卻速度梢慢,溫度分布也變得稍微平緩。這時(shí)在結(jié)晶前沿有適當(dāng)?shù)倪^(guò)冷度,以利于原有晶粒向里生長(zhǎng);而離柱狀晶前沿稍遠(yuǎn)的液態(tài)金屬尚處于過(guò)熱之中,無(wú)法再行生核,其結(jié)晶主要依靠原晶粒的繼續(xù)長(zhǎng)大來(lái)進(jìn)行;同時(shí)垂直于模壁方向散熱較快,晶粒便沿其相反方向擇優(yōu)生長(zhǎng),形成柱狀晶。
位于鑄錠中心的等軸晶區(qū),由于遠(yuǎn)離模壁結(jié)晶到愈接近鑄錠中心,液相內(nèi)部的內(nèi)外溫度差就愈小,加上結(jié)晶滑熱的放出,使液相幾乎處于均熱狀態(tài)。此時(shí)冷卻速度減慢,過(guò)冷度小,生核率低;其散熱方向也不明顯,故最后形成粗大的等軸晶區(qū)。
在實(shí)際生產(chǎn)條件下,鑄錠的結(jié)晶組織都形成樹(shù)枝晶。即鑄錠的宏現(xiàn)組織按其外部輪廓,呈可區(qū)分為細(xì)晶區(qū)、柱晶區(qū)和等軸晶區(qū),而每一層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是枝晶。