第5章 铸件结晶组织的形成与控制.pptVIP

单孔中心浇注单孔沿型壁浇注六孔沿型壁浇注不同浇注方法引起不同的铸件凝固组织第29页，共83页，星期日，2025年，2月5日两个连铸薄件（3×4吋）组织显示控制金属流的方法改变组织

左侧的铸件金属流是由中心注入；右侧铸件金属流从边上注入，液态金属流冲刷凝固金属壳，增加树枝晶的枝晶熔断和折断，成为晶核，使晶粒细化。第30页，共83页，星期日，2025年，2月5日水流冷却的斜板浇注方法（效果更佳）第31页，共83页，星期日，2025年，2月5日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。对薄壁铸件，可采用高蓄热、快热传导能力的铸型。对厚壁铸件，一般采用冷却能力小的铸型以确保等轴晶的形成，再辅以其他晶粒细化措施以得到满意的效果。悬浮浇注法可同时满足小的GL与高的R的要求。第32页，共83页，星期日，2025年，2月5日悬浮浇注法是在浇注过程中将一定量的固态金属颗粒加入到金属液中，从而改变金属液凝固过程，达到细化组织、减小偏析、减小铸造应力的目的的一种工艺方法。悬浮浇注用涡流导入法的浇注系统料斗离心集液包直浇道第33页，共83页，星期日，2025年，2月5日孕育主要起非均质形核作用强成分过冷元素，既能形成较大成分过冷以促进形核，同时在晶粒和枝晶根部产生“缩颈”促进枝晶熔断和游离而细化晶粒。孕育剂含有直接作为非均质形核的物质孕育剂能与液相中某些元素反应生成较稳定的化合物而产生非均质形核（间接）在液相中造成很大的微区富集而迫使结晶相提前弥散析出而生核（间接）两类观点5.4.2孕育处理孕育(Inoculation)主要影响生核过程和促进晶粒游离以细化晶粒；变质（Modification）则是改变晶体的生长机理，从而影响晶体形貌。第34页，共83页，星期日，2025年，2月5日合金种类孕育剂主要组元加入量wt%加入方法碳钢及合金钢Ti0.1~0.2铁合金V0.06~0.30B0.005~0.01铸铁Si-Fe，Ca,Ba,Sr0.1~1.0，与Si-Fe复合铁合金铝合金Ti,Zr,Ti+B,Ti+CTi:0.15;Zr:0.2；复合:Ti0.01B或C0.05;Al-Ti,Al-Zr,Al-Ti-B,Al-Ti-C中间合金过共晶Al-Si合金P≥0.02Al-P，Cu-P，Fe-P中间合金铜合金Zr,Zr+B,Zr+Mg,Zr+Mg+Fe+P0.02~0.04纯金属或中间合金镍基高温合金WC,NbC碳化物粉末合金常用孕育剂的主要元素情况第35页，共83页，星期日，2025年，2月5日铝锭子组织1.5×铝板铸造组织（下图加孕育剂）第36页，共83页，星期日，2025年，2月5日铝合金铸棒（直径6吋）的横截面组织，右侧的铸棒是加入了晶粒细化剂（孕育剂），全部都是细的等轴晶粒。第37页，共83页，星期日，2025年，2月5日孕育处理工艺孕育处理：什么时候放入孕育剂？孕育衰退：随时间延长，孕育效果衰退提高孕育效果孕育温度：低温后期孕育（瞬时孕育）型内孕育：孕育剂放置的位置、孕育剂的量涂料中加入孕育剂（提高铸件表面质量）第38页，共83页，星期日，2025年，2月5日100×100×铸铁的石墨组织（增加石墨粉）第39页，共83页，星期日，2025年，2月5日变质与未变质的对比（铝硅合金）250×500×变质处理后晶粒细化未变质处理晶粒粗大第40页，共83页，星期日，2025年，2月5日综上所述，对铸锭组织的影响趋势有：（1）液体金属的过热得到粗而长的柱晶；（2）加大锭模冷速发展细而长的柱晶；（3）锭模预热得到粗大等轴晶；（4）添加变质剂发展细小的等轴晶。第41页，共83页，星期日，2025年，2月5日5.4.3动力学细化1.铸型振动2.超声波振动3.液相搅拌4.流变铸造第42页，共83页