铸件成形原理 教学课件 作者 祖方遒 第9章　凝固过程中的成分偏析.pptx

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1、铸件成形原理第9章　凝固过程中的成分偏析9.1　引言9.2　显微偏析9.3　宏观偏析9.1　引言表9-1　偏析的分类及特征9.2　显微偏析9.2.1　晶内偏析(枝晶偏析)9.2.2　晶界偏析9.2.1　晶内偏析(枝晶偏析)图9-1　Ni-Cu合金不平衡结晶及组织示意图9.2.1　晶内偏析(枝晶偏析)图9-2　合金凝固形成的实际枝晶偏析情况a)低合金钢树枝晶不同截面的溶质等浓度线　b)Cu-8％Sn合金枝晶偏析的锡等浓度线9.2.1　晶内偏析(枝晶偏析)表9-2　元素在铁中的偏析系数表9-3　元素在铝中的偏析系数9.2.

2、2　晶界偏析(1)晶粒平行生长　这种形式发生在以柱状晶生长的凝固中，所形成的晶界也与晶粒生长方向平行，如图9-3a所示(通常情况下实际为柱状树枝晶)。(2)晶粒相向生长　这种形式将溶质排至晶粒间，如图9-3b所示。图9-3　晶界偏析形成示意图a)晶界平行于生长方向形成的晶界偏析　b)晶粒相向生长形成的晶界偏析9.2.2　晶界偏析9.3　宏观偏析9.3.1　正常偏析9.3.2　逆偏析9.3.3　带状偏析9.3.4　V型及逆V型偏析9.3.5　密度偏析9.3.1　正常偏析1)液相只存在单向扩散，而没有搅拌和混合，则结晶出的

3、固相浓度从起始处的K0C0逐步增加到C0后，保持稳定状态并持续到接近凝固终了，凝固最终端的固相浓度又如图9-4中的b所示急剧上升。2)液相完全混合，则固相浓度分布从起始端的K0C0持续升高至凝固结束时高于C0，如图9-4中的c所示。9.3.1　正常偏析图9-4　单向凝固时铸棒内溶质的分布a—平衡凝固　b—固体无扩散而液体有扩散c—固体无扩散而液体完全混合d—固体有若干扩散而液体部分混合图9-5　单向凝固时Sb元素沿铸件长度的分布9.3.1　正常偏析图9-6　厚壁铸件截面偏析规律与各晶区的关系1—细等轴晶区　2—柱状晶区

4、3—偏析富集区　4—粗等轴晶区9.3.1　正常偏析图9-7　区域提纯示意图9.3.1　正常偏析9.3.2　逆偏析1)增大冷却速度或向合金中添加晶粒细化剂，减小树枝晶尺寸。2)减小铸件在凝固过程中所受的压力。9.3.2　逆偏析图9-8　Al-4.7%Cu合金铸件的逆偏析9.3.3　带状偏析图9-9　Ni-C-S合金中的带状偏析9.3.3　带状偏析图9-10　带状偏析形成机理示意图9.3.4　V型及逆V型偏析图9-11　大型铸钢锭(镇静钢)9.3.4　V型及逆V型偏析图9-12　65t钢锭纵截面示意图9.3.4　V型及逆V

5、型偏析图9-13　同位素法测量大型钢锭不同凝固时刻的固-液界面9.3.5　密度偏析1)浇注前对合金熔体充分搅拌，并在尽量低的温度下进行浇注，加快冷却速度，使铸件迅速凝固，最大限度地保持液体时的均匀状态。2)在合金中增加适当的合金元素，使液体中形成枝晶骨架，阻碍熔体中晶粒的沉浮。3)对容易在熔化坩埚或浇包中产生密度偏析的合金，可以将易偏析成分在浇注过程中连续少量地加入到熔体中。