《铸锭缺陷》PPT课件

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1、2.6铸锭缺陷本章内容要点铸锭偏析组织；铸锭缩孔与疏松缺陷；铸锭裂纹缺陷；铸锭冷隔；铸锭夹杂。本章目录2.6.1铸锭偏析(1)晶内偏析(2)晶界偏析(3)正偏析与反偏析(4)偏析瘤(5)防止偏析的方法2.6.2铸锭的缩孔与疏松(1)金属的凝固收缩(2)缩孔与疏松的形成(3)影响缩孔与疏松的因素(4)防止缩孔与疏松的措施2.6.3铸锭裂纹(1)铸造裂纹的形成过程(2)热裂纹(3)冷裂纹(4)防止裂纹的途径2.6.4铸锭冷隔(1)冷隔的特征(2)冷隔的形成(3)冷隔的危害(4)防止冷隔的途径2.6.1铸锭偏析偏析是合金凝固过程中，溶质的再分配及晶体长大速度

2、大于溶质扩散速度，使先析出的固相与液相的浓度不同所致。偏析微观偏析宏观偏析晶内偏析晶界偏析比重偏析正偏析反偏析（1）晶内偏析晶内偏析的影响因素：（a）冷却速度；（b）偏析元素的扩散能力；（c）液固相线间隔。AB液相线固相线C0a1a2a3L1L2L3固溶体不平衡结晶示意图a1a3a2（2）晶界偏析是溶质元素在晶界堆积的结果，主要原因是：（a）液固相溶质分配系数的不同；（b）形成化合物。晶界偏析形成过程示意图(3)比重偏析其形成原因是：（a）液相分层；（b）固相与液相比重不同。(4)正偏析与反偏析其形成原因是：（a）溶质分配系数K的不同，K<1时，后结晶

3、的固相溶质含量高，出现反偏析；（b）K>1时，后结晶的固相溶质含量低，出现正偏析；（c）同时，与粗大的枝状晶有关。(5)偏析瘤是一种严重的反偏析现象，通常在铸锭的表面出现偏析瘤。锡青铜中偏析瘤的形成过程(a)－形成枝晶(b)－出现间隙(c)－富锡熔体外溢锡偏析瘤枝晶出现间隙铸模铸模铸模(6)防止偏析的方法偏析是凝固过程中溶质再分布的结果。因此，一切能使成分均匀化和晶粒细化的方法，均有利于防止或减少偏析。基本措施有：增大冷却强度，搅拌，变质处理，采用短结晶器，降低浇注温度，加强二次水冷，使液穴浅平等。2.6.2缩孔与疏松（a）概念：在铸锭中部、头部、晶界

4、及枝晶间等地方，常常有一些宏观和显徽的收缩孔洞，通称为缩孔。细小而分散的缩孔称为分散缩孔或缩松。（b）危害：缩孔或缩松都会减小铸锭受力的有效面积，并在缩孔和缩松处产生应力集中，因而显著降低铸锭的力学性能。（c）原因：产生缩孔和缩松的最直接原因，是金属凝固时发生的凝固体收缩。(1)金属的凝固收缩收缩的分类：包括凝固前的液态收缩、由液态变为固态的凝固收缩及凝固后的固态收缩。液态收缩率为1~2%、凝固收缩率为2~7%、固态收缩率为5~9%。凝固收缩的开始温度当温度下降至液相线下的点划线时．枝晶数量增多彼此相连构成连续的骨架，此时铸锭中已有55％一70％的固相

5、，使开始凝固收缩(2)缩孔与疏松的形成缩孔形成示意图疏松形成示意图形成原因：在顺序凝固条件下，因金属液态和凝固收缩造成的孔洞得不到金属液的补缩而产生的。(3)影响缩孔与疏松的因素（a）金属性质的影响当温度梯度一定时，合金的结晶温度范围越小，则凝固区越窄，铸锭形成缩孔的倾向越大；反之，结晶温度范围大，则凝固区宽，等轴晶发达，补缩困难，形成缩松的倾向大。缩孔区疏松区液相线成分温度液相线疏松和缩孔形成示意图（b）金属浇铸工艺条件的影响凡是提高铸锭断面温度梯度的措施，如铁模铸锭时，提高浇注温度和浇注速度，均有利于集中缩孔的形成；反之，降低浇注温度和浇注速度，

6、提高模温，则有利于分散缩孔或缩松的形成。(4)防止缩孔与疏松的途径基本途径：是根据合金的体收缩特性、结晶温度范围大小及铸锭尺寸等，制定正确的铸锭工艺，在保证铸锭自下而上顺序凝固条件下，尽可能使分散缩孔或缩松转化为铸锭头部的集中缩孔，然后通过人工补缩来消除。2.6.3铸锭裂纹裂纹分类：根据裂纹的形成阶段分为冷裂纹（凝固后）和热裂纹（凝固过程）。根据裂纹形状和在铸锭中的位置，裂纹又可分为许多种，热裂纹可分为表面裂纹、皮下裂纹、晶间裂纹、中心裂纹、环状裂纹、放射状型纹等；冷裂纹可分为顶裂纹、底裂纹、侧裂纹、纵向表面裂纹等。（1）铸造应力的形成形成的原因，可分

7、为热应力、相变应力和机械应力。（a)热应力是铸锭凝固过程中因温度变化引起的附加应力。连续铸锭过程中热应力分布情况(b)机械应力是铸锭凝固过程中，因受结晶器机械作用而产生的附加应力；(c)相变应力是铸锭凝固过程中，因体变化所产生的附加应力。(2)热裂纹的形成机理和影响因素热裂是在凝固收缩开始温度至非平衡固相线温度范围内形成的。热裂形成机理主要有液膜理论、强度理论及裂纹形成功理论。(a)液膜理论液膜理论示意图凝固末期晶间残留的液膜受铸锭收缩影响，液膜在拉应力作用下被拉伸，当拉应力或拉伸量足够大时，液膜就会破裂，形成晶间热裂纹。(b)强度理论强度理论认为，合

8、金在线收缩开始温度至非平衡固相点间的有效结晶温度范围，强度和塑性极低，故在铸造应力作用下易于热