金属液凝固的特点

[大][中][小] 2013-06-20 10:03
  
    1.凝固特点
    金属液进入铸型,受型壁的冷却作用,开始结晶凝固。由于热量(金属液过热热量与结晶潜热)是垂直于铸型壁连续地向外散发的,因此金属结晶按定向凝固进行,因此产生了柱状晶(见图4-5a)。在外面一层柱状晶形成后,晶面上的金属液在离心力作用下仍有惯性,使金属液与结晶间产生相对滑动,从而使后面的柱状晶变成倾斜柱状晶(见图4-5b),其倾斜方向与铸型旋转方向一致。再往内层,由于金属液相对运动产生的滑动减少,又重新长成一层柱状晶。
    离心力的作用可使金属液渗入已结晶金属的枝晶空穴中,从而可获得致密的组织。而金属液与枝晶的相对滑动,阻碍了树枝晶发展,从而又细化了晶粒。两者都有利于提高离心。铸件的力学性能。但并非离心铸造铸件没有缩松缺陷。在衬砂热模法浇注大口径铸管时,由于铸型冷却速度大为降低,金属液能保持很长时间不凝固,而此时内表面金属和冷空气直接接触,或人为地在内表面喷水加快冷却,于是在靠内壁处有一缩松层带,降低了力学性能。
    2.异相质点偏析
    金属液本身含有不少密度与金属液不同的相质点,例如渣粒、气泡、球墨铸铁中的石墨、非铁合金的组相等。这些密度不一的质点在离心力的作用下有的向型壁移动(重质点),有的则向内表面浮动,可以看出,与重力铸造相比,异相质点颗粒在金属液中的沉浮速度要增大r倍。它有利于离心铸造铸件减少渣孔、气泡等缺陷,使组织致密、性能良好,但同时也使铸件易产生密度偏析。在密度相差大又是机械混合的二元合金中,密度偏析更为严重。要解决此缺陷,可采用浇注前合金液充分搅拌、采用低的浇注温度及较低的转速、快速冷却等措施。另外可针对不同合金,添加第三元素,例如锡锑合金中加铜产生8相,铅铜合金中加锡使铜以发达的树枝晶析出,这些都能有效地减少密度偏析的缺陷。
    另外密度偏析还会导致合金的成分与组织偏析。倒如球墨铸铁离心铸造时,石墨轻易上浮偏析,又由于石墨周围硅含量高,而且有可能硅基孕育剂未充分溶解扩散,因此往往会产生“富硅组织”。在碳当量过低、残硫量较高或有难熔碳化物元素存在且被结晶前沿推向最后凝固区时,会使此处得到较多的渗碳体组织,形成反白口现象。在生产铸铁缸套时离心力会使硬质相分布不均,从而使硬度不均,降低使用性能,严重时还会使缸套断裂。
    如前所述,离心浇注时,金属液以层状形式进行轴向前进,在凝固后径向断面上大多以近似于同心圆环的形式分层,其组织也有差异,从而容易产生层状偏析。
 

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