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金 属 成 型 理 论 基 础 第八章 铸件结晶组织的形成及控制 铸件典型晶粒组织包括哪几部分？它们是怎样形成的？各种因素怎样影响它们的形成变化？ 答： 表面细晶粒区柱状晶区 内部等轴晶区 a、表面细晶区的形成： 传统理论：型壁附近熔炼体由于受强烈的激冷而大量生核，晶核迅速生长并相互抑制。 必要条件：型壁附近熔体内部的大量生核。 现代理论： 充分条件：抑制铸件形成稳定的凝固壳层（通过型壁晶 粒游离） b、柱状晶区的形成： 开始于稳定凝固壳层的产生； 结束于内部等轴晶区的形成； 柱状枝晶的生长时择优生长，结果长成柱状晶。 c、内部等轴晶区的形成： 过冷熔体直接生核； 晶核形成网络； 晶核来源： 界面弱晶粒游离理论； 形成过程 游离晶沉淀即被捕获； 影响因素：  激冷晶游离理论 ； R ? v ? v 临 ； 金属性质方面：强生核剂； ?tc ? ； GL ? ；对流利于等轴晶形成。浇注条件：低浇注温度，强化液体对型壁冲刷的浇注工艺 铸型性质和铸件结构：薄壁： b ↑； 厚壁： b ↓。 2 2 2、设想利用上章思考与练习13 题相图中 B20%合金制作单晶粒，将成分相同的小晶粒（籽晶）置于长瓷舟的一端，并与液体相接触，然后使液体自籽晶上 河 北 科 技 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 金 属 成 型 理 论 基 础 开始缓慢地实现定向凝固，从而获得与籽晶位向相同的单晶体。试问 为确保凝固过程中平面生长所必需的液相温度梯度G 有多大？ L 如果固-液界面为枝晶生长，能否仍可获得单晶？试解释之。答： （1）确定平面生长所必须的液相温度梯度 G 2 G mc (1? k ) L ? ? 0 0 mc (1? k ) G ? ? 0 0 R R**D k L D k R * * L 0 L 0 c 0=20% ? 900 ? 500 ? 0.2(1? 0.5) 0 ? 0.6  R R 2.5?10?3 G ? ? ? ? 133.3 ? 133.3? ? 3.33?104 oc cm LLL 0.5 D D L L 10?5 （2）固—液界面为枝晶生长，也可获的单晶，只要是一个晶粒发展，不再 生成另外的晶粒便长成单晶。保证成分过冷?T c max ? ?T 。 非 3、 在定向凝固过程中，使固-液界面不前进又不后退的条件是什么？ 答： 定向凝固过程中，使固—液界面不递进 不后退的条件： 界面温度： T : T 2 ? T ? T ?T k 2当T ? T 2 2 ：界面后退，即熔化 当 T ? T 2 ?T k ：界面向前，即生长 单向扩散走的热量Ｑ 1=金属液从炉壁吸收热量Ｑ2， 铸件移出速度=凝固速度。 4、下图变更冷铁（甲、乙）与快浇或慢浇，怎样组合可获得更多的等轴晶？ 内浇口 甲 乙 答：冷铁在乙位置上，并快浇利于产生激冷晶并游离，可获得更多的等轴晶。 河 北 科 技 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院