第八章 铸锭组织及控制
第三节 铸锭组织控制途径
大量实验研究结果和生产实践都证明,铸锭的结晶组织对其半成品组织及性能具有遗传影响。现在一致认为,铸锭截面上的均匀细小等轴晶粒组织是铸锭的最佳组织。细晶组织具有如下优点:各向同性;组织致密,强度高,塑性好;枝晶细,第二相分布均匀,有利于抑制铸造过程中产生的成分偏析,羽毛状晶、浮游晶和粗大金属间化合物的生成;提高抗裂纹的能力。
为了获得细晶组织,就要抑制柱状晶的长大,这可以通过创造等轴晶形成的条件来实现,主要有以下几条途径:
(1)控制凝固时的温度制度即增加冷却速度和降低浇注温度,增加冷却速度的作用是增大过冷度,提高形核率。
(2)细化处理向熔体中添加少量的特殊物质,来保证熔体内部非均质形核,这种特殊添加剂叫作晶粒细化剂。
(3)动态晶粒细化根据动态生核机理,向处于凝固过程中的熔体施以某种物理的振动或搅动,在熔体中造成局部温度起伏,给晶体的游离和增殖创造条件。
在工业生产中,对于给定的合金,从大容量炉直接浇注成锭、其铸造时间是很长的。如上述获得细晶的三条途径中,只有添加细化剂的细化处理是最方便而又最有效的方法。因为控制冷却速度和浇注温度受到生产条件与合金本性的限制,其有效性是有限度的,并且不易控制。而动态晶粒细化除需增设专用设备外,其有效性也是有限度的。