第五章鑄件組織的形成與控制晶區(qū)組成表面細(xì)晶區(qū)柱狀晶區(qū)中心等軸晶區(qū)5.1鑄件典型結(jié)晶組織第一頁(yè)，共十七頁(yè)。5.2鑄件結(jié)晶時(shí)的晶粒游離一、熔體內(nèi)部的對(duì)流運(yùn)動(dòng)熔體的對(duì)流作用對(duì)溶質(zhì)分布產(chǎn)生影響對(duì)晶粒的游離、晶枝的熔斷和增殖起促進(jìn)作用對(duì)流分類強(qiáng)制對(duì)流自然對(duì)流原因原因澆注過(guò)程流體動(dòng)量或凝固時(shí)的攪拌熔體各部分之間的溫差或者濃度差第二頁(yè)，共十七頁(yè)。二、晶粒游離的方式（1）通過(guò)過(guò)冷熔體中的非均質(zhì)形核而直接產(chǎn)生的游離晶（2）由型壁晶粒脫落、枝晶熔斷和增殖而產(chǎn)生的晶粒游離（3）液面晶體的沉降而產(chǎn)生的游離晶產(chǎn)生晶體游離的內(nèi)因：溶質(zhì)富集產(chǎn)生縮頸必不可少的條件：沖刷運(yùn)動(dòng)第三頁(yè)，共十七頁(yè)。5.3鑄件結(jié)晶組織與性能之間的關(guān)系1.宏觀狀態(tài)下的組織與性能關(guān)系（1）柱狀晶組織對(duì)性能的影響柱狀晶組織細(xì)密不容易形成縮松和晶間夾雜性能好原因結(jié)晶溫區(qū)小，不易產(chǎn)生縮松，易產(chǎn)生縮孔，易補(bǔ)縮縱向生長(zhǎng)，橫向生長(zhǎng)受抑制（A）有利方面（B）不利方面柱狀晶各向異性在轉(zhuǎn)角和中心處聚氣和夾雜力學(xué)性能不好原因生長(zhǎng)方向與熱流量平行第四頁(yè)，共十七頁(yè)。（C）綜合效果一般不希望得到柱狀晶組織；但由于其受縱向力作用比較好，可用于單相結(jié)晶技術(shù)。（2）等軸晶組織對(duì)性能的影響（A）有利方面晶粒組織各向同性性能比較均勻和穩(wěn)定晶粒間夾雜分散枝晶雜亂（B）不利方面枝晶發(fā)達(dá)顯微縮松多性能減弱加強(qiáng)方法除雜細(xì)化晶粒第五頁(yè)，共十七頁(yè)。2.微觀結(jié)構(gòu)對(duì)鑄件性能的影響1.平面生長(zhǎng)的柱狀晶優(yōu)于胞狀生長(zhǎng)的柱狀晶，更優(yōu)于枝狀結(jié)構(gòu)的柱狀晶2.枝晶間距，尤其二次枝晶間距細(xì)化，對(duì)改善偏析和夾雜物有顯著效果第六頁(yè)，共十七頁(yè)。5.4影響鑄件宏觀組織的因素決定宏觀組織主要原因成分過(guò)冷晶粒游離、晶枝熔斷和增殖具體影響因素合金性質(zhì)澆注工藝鑄型特點(diǎn)鑄件的結(jié)構(gòu)和尺寸第七頁(yè)，共十七頁(yè)。5.5鑄件結(jié)晶組織的控制一、等軸晶的獲得與細(xì)化（一）控制澆注條件1.采用較低的澆注溫度a.游離晶不被重熔；b.過(guò)熱度小能產(chǎn)生多的游離晶2.采用合適的澆注工藝加強(qiáng)沖刷作用，增加游離第八頁(yè)，共十七頁(yè)。（二）鑄型性質(zhì)和鑄件結(jié)構(gòu)1.鑄型激冷能力（蓄熱系數(shù)）激冷能力對(duì)凝固組織的影響與鑄件壁厚和液態(tài)金屬的導(dǎo)熱性有關(guān)薄壁件，鑄型蓄熱系數(shù)大，整體生核能力強(qiáng)，可細(xì)化等軸晶壁厚件或合金導(dǎo)熱性差，鑄型的激冷只產(chǎn)生于鑄件的表面層。這時(shí)鑄型冷卻能力的影響有矛盾:一方面，低蓄熱系數(shù)有利于凝固初期激冷晶游離，同時(shí)內(nèi)部溫度梯度變小，凝固區(qū)域加寬，從而對(duì)增加等軸晶有利；另一方面，減慢熱量散失，減少等軸晶數(shù)量。一般前者為主。第九頁(yè)，共十七頁(yè)。2.液態(tài)金屬與鑄型表面的潤(rùn)濕角潤(rùn)濕性好，即接觸角小，鑄型表面易形成穩(wěn)定的凝固殼，有利于柱狀晶形成和生長(zhǎng)。反之，有利于形成等軸晶。3.鑄型表面粗糙度表面粗糙度提高，柱狀晶尺寸減少，等軸晶面積率提高。第十頁(yè)，共十七頁(yè)。（三）孕育處理孕育的定義：向合金液中添加少量的物質(zhì)以便改善結(jié)晶組織和提高機(jī)械性能和工藝性能的一種常用方法。孕育與變質(zhì)的關(guān)系鑄鐵稱孕育；有色稱變質(zhì)孕育是通過(guò)非均質(zhì)形核和晶粒游離實(shí)現(xiàn)細(xì)化；變質(zhì)是改變晶體生長(zhǎng)形態(tài)而使組織獲得改善細(xì)化是通過(guò)孕育或變質(zhì)而使結(jié)晶組織發(fā)生細(xì)化第十一頁(yè)，共十七頁(yè)。1.具有非均質(zhì)形核功能的晶粒細(xì)化劑起形核作用，增加核的數(shù)量2.具有強(qiáng)成分過(guò)冷的晶粒細(xì)化劑作為溶質(zhì)加入合金液。其特點(diǎn)是偏析系數(shù)很大，很容易產(chǎn)生縮頸，增加晶粒的游離與增殖；溶質(zhì)在生長(zhǎng)前沿富集可降低而抑制晶體生長(zhǎng)或改變晶體的生長(zhǎng)形態(tài)第十二頁(yè)，共十七頁(yè)。（四）用動(dòng)態(tài)結(jié)晶獲得細(xì)小的等軸晶1.振動(dòng)結(jié)晶振動(dòng)對(duì)結(jié)晶作用破壞熔液與鑄型之間的氣膜和氧化膜，使溶液潤(rùn)濕鑄型并密切接觸型壁，利于型壁大量形核觸發(fā)晶粒從型壁上脫落，促進(jìn)晶體游離振動(dòng)動(dòng)力源機(jī)械振動(dòng)電磁振動(dòng)超聲振動(dòng)振動(dòng)方式振動(dòng)鑄型振動(dòng)澆口杯振動(dòng)器插入熔液第十三頁(yè)，共十七頁(yè)。2.攪拌對(duì)于連續(xù)鑄錠或澆注大型鑄錠，對(duì)型壁附近的液面施加強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌對(duì)于異形鑄件，可通入惰性氣體，讓氣泡上浮排出液面起攪拌作用3.利用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使熔體旋轉(zhuǎn)磁力線來(lái)切割，使液態(tài)金屬?zèng)_刷型壁和凝固層，獲得大量游離晶（五）二次枝晶間距的細(xì)化一次枝晶間距對(duì)機(jī)械性能的影響不如二次間距重要，細(xì)化等軸晶的措施可以促進(jìn)二次間距的細(xì)化。第十四頁(yè)，共十七頁(yè)。二、柱狀晶及單晶的獲得（一）單向凝固的條件（1）嚴(yán)格的單向散熱（2）不產(chǎn)生成分過(guò)冷，及溫度梯度與生長(zhǎng)速度的比值要大（3）合金液有足夠高的純度，避免對(duì)流、攪拌和振動(dòng)第十五頁(yè)，共十七頁(yè)。（二）單向凝固方法提高溫度梯度途徑實(shí)現(xiàn)（1）對(duì)已凝固部分強(qiáng)制冷（2）提高固液界面液相一側(cè)的熔體溫度（3）將界面液相一側(cè)的高溫環(huán)境與固相一側(cè)的低溫環(huán)境隔開(kāi)，保證溫度梯度維持高的水平（4）側(cè)向絕熱，保證固液界面保持在宏觀的同一水平高度上單向凝固方法爐外單向凝固爐內(nèi)單向凝固第十六頁(yè)，共十七頁(yè)。內(nèi)容總結(jié)第五章鑄件組織的形成與控制。第五章鑄件組織的形成與控制。5.2鑄件結(jié)晶時(shí)的晶粒游離。對(duì)晶粒的游離、晶枝的熔斷和增殖起促進(jìn)作用。（1）通過(guò)過(guò)冷熔體中的非均質(zhì)形核而直接產(chǎn)生的游離晶。（2）由型