第五章 铸件宏观组织与控制.ppt

第五章铸件及焊缝宏观组织及其控制
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第五章铸件及焊缝宏观组织及其控制
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第一节铸件的宏观组织
第二节表面激冷区及柱状晶区的形成
第三节内部等轴晶的形成机理
第四节铸件宏观结晶组织的控制
第五节焊接熔池凝固及控制
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第一节铸件的宏观组织
激冷晶区的晶粒细小;
柱状晶区的晶粒垂直于型壁排列,且平行于热流方向.
内部等轴晶区的晶粒较为粗大;
表层急冷晶区
中间柱状晶区
内部等轴晶区
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图5-1 几种不同类型的铸件宏观组织示意图
(a)只有柱状晶;(b)表面细等轴晶加柱状晶;(c)三个晶区都有;(d)只有等轴晶
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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。
柱状晶的特点是各向异性,对于诸如磁性材料、发动机和螺旋浆叶片等这些强调单方向性能的情况,采用定向凝固获得全部柱状晶的零件反而更具优点。
如何在技术上有效地控制铸件的宏观组织十分重要。因此有必要学****各晶区组织的形成机理。
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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
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一、表面激冷区的形成
型壁附近熔体由于受到强烈的激冷作用,产生很大的过冷度而大量非均质生核,各种形式的晶粒游离也是形成表面细等轴晶的“晶核”来源。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。
一旦型壁附近的晶粒互相连结而构成稳定的凝固壳层,凝固将转为柱状晶区由外向内的生长,表面激冷细晶粒区将不再发展。因此稳定的凝固壳层形成得越早,表面细晶粒区向柱状晶区转变得也就越快,表面激冷区也就越窄。
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二、柱状晶区的形成
稳定的凝固壳层一旦形成,柱状晶就直接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。
柱状晶区开始于稳定凝固壳层的产生,而结束于内部等轴晶区的形成。因此柱状晶区的存在与否及宽窄程度取决于上述两个因素综合作用的结果。如果在凝固初期就使得内部产生等轴晶的晶核,将会有效地抑制柱状晶的形成。
柱状晶生长过程的动态演示
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柱状晶生长过程的动态演示
铸
型
液态金属
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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