金屬學(xué)與熱處理2

1、第二章第二章 蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院引言引言v 材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)決定了材料的性能。v 在材料的化學(xué)成分一定的情況下，材料性能主要有材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)來(lái)決定。v 一定成分的材料，其組織結(jié)構(gòu)主要取決于材料的制備和加工過(guò)程。v 絕大多數(shù)金屬材料的制備和加工(冶煉、鑄造、焊接等)都要經(jīng)歷材料有液態(tài)到固態(tài)的凝固過(guò)程或結(jié)晶過(guò)程，很多情況下材料的凝固或結(jié)晶決定了材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，從而決定了材料的性能。v 凝固或結(jié)晶后尚需后續(xù)加工的材料（軋制、鍛造、熱處理等），其結(jié)晶組織對(duì)后續(xù)加工有重要影響。v 結(jié)晶作為一種相變，是其它相變的基礎(chǔ)。2.1 2.1 金屬結(jié)晶的現(xiàn)象

2、金屬結(jié)晶的現(xiàn)象 凝固： 液體液體 - - 固體（晶體固體（晶體 或或 非晶體）非晶體） 結(jié)晶： 液體液體 - - 晶體；晶體； 晶體液體液體結(jié)晶結(jié)晶一、金屬結(jié)晶的宏觀現(xiàn)象一、金屬結(jié)晶的宏觀現(xiàn)象 液態(tài)金屬實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象。液態(tài)金屬實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象。 T T1 1 T T0 0 , , T = TT = T0 0T T1 1 過(guò)冷度過(guò)冷度v 過(guò)冷度大小與冷卻速度有關(guān)，過(guò)冷度大小與冷卻速度有關(guān)，冷速越大，過(guò)冷度越大冷速越大，過(guò)冷度越大；冷速；冷速越小，過(guò)冷度越小；冷速接近平衡冷卻時(shí)，過(guò)冷度接近越小，過(guò)冷度越??；冷速接近平衡冷卻時(shí)，過(guò)冷度接近0。v 過(guò)冷度還與金屬的

3、種類(lèi)和純度有關(guān)。金屬不同，其過(guò)冷度不同；金屬純度越高，其過(guò)冷度越大。2.結(jié)晶潛熱v液態(tài)金屬結(jié)晶為固態(tài)金屬時(shí)所釋放出的熱量叫結(jié)晶潛熱。v冷卻曲線上的平臺(tái)就是因?yàn)榻Y(jié)晶潛熱的釋放補(bǔ)償了體系向環(huán)境的散熱所致。v冷卻曲線上的第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)結(jié)晶開(kāi)始點(diǎn)，第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)結(jié)晶終了點(diǎn)。形核形核+ +長(zhǎng)大長(zhǎng)大 v具體過(guò)程：具體過(guò)程：不同地點(diǎn)、不斷形核不同地點(diǎn)、不斷形核核長(zhǎng)大核長(zhǎng)大相遇相遇多晶體。多晶體。v結(jié)晶速度：結(jié)晶速度：取決于形核率取決于形核率N N和長(zhǎng)大速度和長(zhǎng)大速度G G。二、金屬結(jié)晶的微觀過(guò)程二、金屬結(jié)晶的微觀過(guò)程2.2 2.2 金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件T0T1T液體和晶體自由能隨溫度

4、變化液體和晶體自由能隨溫度變化固液兩相共存，熱力學(xué)平衡狀態(tài)，對(duì)應(yīng)理論結(jié)晶溫度T0；液相將自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?，即金屬發(fā)生結(jié)晶。v 液、固兩相的自由能差是液態(tài)金屬結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力。2.3 2.3 金屬結(jié)晶的結(jié)構(gòu)條件金屬結(jié)晶的結(jié)構(gòu)條件v 金屬的結(jié)晶是晶核的形成和長(zhǎng)大過(guò)程，而晶核是由晶胚生成的。v 液態(tài)金屬中原子的排列短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序。但短程有序的原子集團(tuán)處于瞬間出現(xiàn)、瞬間消失，此起彼伏、變化不定的狀態(tài)。該不斷變化的短程有序原子集團(tuán)稱(chēng)為結(jié)構(gòu)起伏（或相起伏）。v 液態(tài)金屬的一個(gè)重要特點(diǎn)是存在著相起伏，相起伏的尺寸隨溫度變化而變化，溫度低，相起伏尺寸大，只有在過(guò)冷液體中的相起伏才能成為晶胚。v 并不是所有的晶

5、胚都可以轉(zhuǎn)變成為晶核。2.4 2.4 晶核的形成晶核的形成v 形核有兩種方式形核有兩種方式，即，即均勻形核均勻形核和和非均勻形核非均勻形核。v 液體中各個(gè)區(qū)域形核幾率相同的叫液體中各個(gè)區(qū)域形核幾率相同的叫均勻形核均勻形核。v 以液體某些區(qū)域優(yōu)先形核叫以液體某些區(qū)域優(yōu)先形核叫非均勻形核非均勻形核。非均勻形。非均勻形核更為普遍。核更為普遍。均勻形核均勻形核非均勻形核示意圖非均勻形核示意圖一一. . 均勻形核均勻形核1.1.均勻形核的能量變化均勻形核的能量變化 在過(guò)冷的液態(tài)金屬中，晶胚形成的同時(shí)，體系在過(guò)冷的液態(tài)金屬中，晶胚形成的同時(shí)，體系自由能的變化包括兩部分：自由能的變化包括兩部分：u轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)

6、的那部分體積引起的自由能下降；轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的那部分體積引起的自由能下降；u形成晶胚新表面引起的自由能的增加。形成晶胚新表面引起的自由能的增加。 假設(shè)單位體積自由能的下降為假設(shè)單位體積自由能的下降為 G Gv v(G Gv v0) 0) ，比表面能為比表面能為，晶胚假設(shè)為球體，其半徑為，晶胚假設(shè)為球體，其半徑為r r , ,則則晶胚形成時(shí)體系總的自由能變化為晶胚形成時(shí)體系總的自由能變化為: : G G = 4= 4r r3 3G Gv v/3+4/3+4r r2 2 v 當(dāng)當(dāng) rrk 時(shí)，晶胚的長(zhǎng)大使系統(tǒng)自由能降低，這樣的晶胚稱(chēng)時(shí)，晶胚的長(zhǎng)大使系統(tǒng)自由能降低，這樣的晶胚稱(chēng)為臨界晶核，為臨界晶核，r

7、k為臨界晶核半徑。為臨界晶核半徑。TLTrk mm2 可見(jiàn)，過(guò)冷度可見(jiàn)，過(guò)冷度 T 越大，越大， rk 越越小，即形核的機(jī)率增加。小，即形核的機(jī)率增加。vkGr 2 晶胚的最大尺寸隨過(guò)冷度增大而增大。晶胚的最大尺寸隨過(guò)冷度增大而增大。 臨界晶核半徑、晶胚尺寸與過(guò)冷度的關(guān)系如圖：臨界晶核半徑、晶胚尺寸與過(guò)冷度的關(guān)系如圖：TTk是結(jié)晶的必要條件之一；是結(jié)晶的必要條件之一；結(jié)構(gòu)起伏是結(jié)晶的必要條件之二；結(jié)構(gòu)起伏是結(jié)晶的必要條件之二；能量起伏結(jié)晶的必要條件之三。能量起伏結(jié)晶的必要條件之三。v 形成臨界晶核需要的能量稱(chēng)為臨界晶核形核功形成臨界晶核需要的能量稱(chēng)為臨界晶核形核功 Gk,即即222321316

8、31431TLTSrGmmkkk上式表明，形成臨界晶核時(shí)，液、固相之間的自由能差只能供上式表明，形成臨界晶核時(shí)，液、固相之間的自由能差只能供給所需要的表面能的三分之二，另外的三分之一則需由液體中給所需要的表面能的三分之二，另外的三分之一則需由液體中的能量起伏來(lái)提供。的能量起伏來(lái)提供。2.形核率形核率 N 通常稱(chēng)單位時(shí)間、單位體積液體中形成的晶核數(shù)量稱(chēng)為形通常稱(chēng)單位時(shí)間、單位體積液體中形成的晶核數(shù)量稱(chēng)為形核率。用核率。用N表示（表示（cm-3 s-1）。形核率）。形核率N受兩個(gè)矛盾的因素受兩個(gè)矛盾的因素控制，一方面隨過(guò)冷度增大，控制，一方面隨過(guò)冷度增大，rk、Gk 減小，有利于形核；減小，有利于

9、形核；另一方面隨過(guò)冷度增大，原子從液相向晶胚擴(kuò)散的速率降低，另一方面隨過(guò)冷度增大，原子從液相向晶胚擴(kuò)散的速率降低，不利于形核。形核率可用下式表示：不利于形核。形核率可用下式表示：)exp(21RTGGKNNNAkv N 為總形核率；為總形核率； N1 為受形核功影響的形核率因子為受形核功影響的形核率因子; N2 是受擴(kuò)散影響的形核率因子；是受擴(kuò)散影響的形核率因子；Gk是形核功，是形核功，GA是擴(kuò)散激活能是擴(kuò)散激活能 ,R氣體常數(shù)氣體常數(shù)v 如圖為如圖為N1、N2與與T的關(guān)的關(guān)系曲線?？梢?jiàn)系曲線?？梢?jiàn)當(dāng)當(dāng) T 不大不大時(shí)，形核率主時(shí)，形核率主要受形核功因要受形核功因子控制，子控制， T 增大，形

10、核率增大，形核率增大，在增大，在 T非常大時(shí)，形非常大時(shí)，形核率主要受擴(kuò)核率主要受擴(kuò)散因子的控制，散因子的控制，隨隨 T 增加，增加，形核率降低。形核率降低。)exp(RTGGNAk )exp(RTGk )exp(RTGA TmN 金屬的結(jié)晶傾向很大，金屬的結(jié)晶傾向很大，N N與與T T的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖5-85-8所示，所示，T T不大時(shí)不大時(shí), ,N N 很小，但達(dá)到有效形核溫度時(shí)，很小，但達(dá)到有效形核溫度時(shí)，N N急劇上升，這個(gè)急劇上升，這個(gè)有效形核溫度值約為有效形核溫度值約為0.20.2T Tm m(K)(K)。 晶胚的最大尺寸隨過(guò)冷度增大而增大，臨界晶核半徑、晶胚的最大尺寸隨過(guò)冷度

11、增大而增大，臨界晶核半徑、晶胚尺寸與過(guò)冷度的關(guān)系如圖晶胚尺寸與過(guò)冷度的關(guān)系如圖5-75-7。TTTkTk是結(jié)晶的必是結(jié)晶的必要條件之一。結(jié)構(gòu)起伏是結(jié)晶的必要條件之二。能量起伏要條件之一。結(jié)構(gòu)起伏是結(jié)晶的必要條件之二。能量起伏結(jié)晶的必要條件之三。結(jié)晶的必要條件之三。 2 2 非均勻形核非均勻形核 假定固相晶胚假定固相晶胚s s以球冠狀形成于基底以球冠狀形成于基底B B的平面上，設(shè)固的平面上，設(shè)固相晶核的曲率半徑為相晶核的曲率半徑為r r，晶核與基體面的接觸角為，晶核與基體面的接觸角為，球冠，球冠底圓半徑為底圓半徑為R.R.則：球冠與金屬液的接觸面積為S1 = 2r2（1- cos ）球冠底面積為

12、S2 = r2 sin2 球冠體積為V = r2（2-3 cos + cos3 ）/3 當(dāng)晶核形成時(shí)，體系增加的表面能為當(dāng)晶核形成時(shí)，體系增加的表面能為 Gs = S1 L+ S2 _ S2 L = S1 L + S2 （ _ L ）在球冠邊緣處，表面張力平衡在球冠邊緣處，表面張力平衡L = _ L cos 系統(tǒng)自由能變化系統(tǒng)自由能變化G = V Gv + Gs = (4r3Gv/3+4r2L) (2-3cos+ cos3)/4臨界晶核半徑臨界晶核半徑TLTraLkmm2vaLkGr2)3cos +3cos-(24312aLkkrG）（均均非非 f GG）（均非fkkGG 在（在（0,）之間）

13、之間,（2 - 3cos+cos3）恒小于）恒小于1。即非均勻形核功。即非均勻形核功較小，在較小，在較較小的小的T下即可形核。而且，下即可形核。而且，角越小，潤(rùn)濕越好，角越小，潤(rùn)濕越好，形核形核功功則越小，越易生核則越小，越易生核 。a、 = 0 時(shí)，時(shí)，Gk非非0，基底本身即為晶核；，基底本身即為晶核； b、0 時(shí)時(shí), Gk非非Gk均均,基底促進(jìn)形核；基底促進(jìn)形核； c、 = 時(shí)，時(shí)，Gk非非Gk均均，基底不起作用。，基底不起作用。 由：由：cos =(L) /L 得知，得知， 越小，越小，越小越小 總之，非均勻形核比均勻形核容易?？傊?，非均勻形核比均勻形核容易。 影響非均勻形核形核率的因素

14、影響非均勻形核形核率的因素 a 過(guò)冷度：非均勻形核的有效過(guò)冷度約為過(guò)冷度：非均勻形核的有效過(guò)冷度約為0.02Tm。 b 外來(lái)物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)：外來(lái)物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)：越小越有利。由：越小越有利。由： cos =(L) /L 得知，得知， 越小，越小，越小越小 點(diǎn)陣匹配原理：結(jié)構(gòu)相似，點(diǎn)陣匹配原理：結(jié)構(gòu)相似， 點(diǎn)陣常數(shù)相近。點(diǎn)陣常數(shù)相近。 c 外來(lái)物質(zhì)表面形貌：表面下凹有利。外來(lái)物質(zhì)表面形貌：表面下凹有利。 1 1 2 2 3 3 必須在液態(tài)金屬中進(jìn)行，液態(tài)金屬的過(guò)冷度必須大于臨界過(guò)冷度（形核驅(qū)動(dòng)力）；晶胚尺寸必須大于臨界晶核半徑（熱力學(xué)條件）。 臨界晶核半徑大小與晶核的表面能成正比，與過(guò)冷度成反比。 形

15、核既需要結(jié)構(gòu)起伏，也需要能量起伏，兩者皆是液體本身存在的自然現(xiàn)象。 4 4 晶核的形成過(guò)程是原子的擴(kuò)散遷移過(guò)程，因此結(jié)晶必須在一定的溫度下進(jìn)行。 5 5 在工業(yè)生產(chǎn)中，液體金屬的凝固總是以非均勻形核方式進(jìn)行。2.5 2.5 晶核長(zhǎng)大晶核長(zhǎng)大v晶核形成后，馬上進(jìn)入長(zhǎng)大階段。v晶核長(zhǎng)大在宏觀上表現(xiàn)為固液界面向液相一側(cè)的推移，微觀上是液相原子向固相晶體表面遷移，并按晶體點(diǎn)陣規(guī)律的要求占據(jù)適當(dāng)位置，與晶體牢固結(jié)合的過(guò)程。v晶體長(zhǎng)大條件：n晶體前沿的液相中必須要有一定的過(guò)冷度，并保持原子有足夠的擴(kuò)散能力n晶體表面要能夠不斷而且牢固的接納液相中原子v前者取決于界面附近的溫度分布和結(jié)晶潛熱的釋放和逸散條件，

16、后者取決于已形成的晶體的界面結(jié)構(gòu)。v 晶核的長(zhǎng)大方式有兩種，即晶核的長(zhǎng)大方式有兩種，即平面長(zhǎng)大平面長(zhǎng)大和和樹(shù)枝狀長(zhǎng)大樹(shù)枝狀長(zhǎng)大。均勻長(zhǎng)大均勻長(zhǎng)大v 晶核長(zhǎng)大的條件晶核長(zhǎng)大的條件 （1 1）動(dòng)態(tài)過(guò)冷）動(dòng)態(tài)過(guò)冷 動(dòng)態(tài)過(guò)冷度：動(dòng)態(tài)過(guò)冷度：晶核長(zhǎng)大所需的界面過(guò)冷度。（是晶核長(zhǎng)大所需的界面過(guò)冷度。（是材料凝固的必要條件）材料凝固的必要條件） （2 2）足夠的溫度）足夠的溫度 （3 3）合適的晶核表面結(jié)構(gòu)。）合適的晶核表面結(jié)構(gòu)。液液固界面的微觀結(jié)構(gòu)固界面的微觀結(jié)構(gòu) 光滑界面：光滑界面：液固液固兩相截然分開(kāi)，固兩相截然分開(kāi)，固相表面為基本完整相表面為基本完整的光滑的原子密排的光滑的原子密排面，但宏觀是由若面

17、，但宏觀是由若干曲折小平面組成干曲折小平面組成，因此又稱(chēng)為小平，因此又稱(chēng)為小平面界面。面界面。（2）粗糙界面：）粗糙界面：在微觀上高低不平，在微觀上高低不平，有幾個(gè)原子間距厚有幾個(gè)原子間距厚度的過(guò)渡層，從宏度的過(guò)渡層，從宏觀上看界面平整光觀上看界面平整光滑，又稱(chēng)為非小平滑，又稱(chēng)為非小平面界面，常見(jiàn)的金面界面，常見(jiàn)的金屬都是粗糙界面。屬都是粗糙界面。 1.1.粗糙界面材料的長(zhǎng)大機(jī)制粗糙界面材料的長(zhǎng)大機(jī)制 采取垂直連續(xù)長(zhǎng)大方式，長(zhǎng)大速度很快采取垂直連續(xù)長(zhǎng)大方式，長(zhǎng)大速度很快. .2.2.光滑界面材料的長(zhǎng)大機(jī)制光滑界面材料的長(zhǎng)大機(jī)制 (1) (1)二維晶核長(zhǎng)大機(jī)制二維晶核長(zhǎng)大機(jī)制. . 光滑界面長(zhǎng)大

18、屬于不連續(xù)長(zhǎng)大光滑界面長(zhǎng)大屬于不連續(xù)長(zhǎng)大, ,生長(zhǎng)率很小生長(zhǎng)率很小. . (2) (2)依靠晶體缺陷長(zhǎng)大機(jī)制依靠晶體缺陷長(zhǎng)大機(jī)制( (從缺陷生長(zhǎng)從缺陷生長(zhǎng)).).v 在正溫度梯度下，晶體生長(zhǎng)以平面狀態(tài)向前推進(jìn)。在正溫度梯度下，晶體生長(zhǎng)以平面狀態(tài)向前推進(jìn)。正溫度梯度正溫度梯度v 實(shí)際金屬結(jié)晶主要以實(shí)際金屬結(jié)晶主要以樹(shù)枝狀樹(shù)枝狀長(zhǎng)大長(zhǎng)大. .v 這是由于存在這是由于存在負(fù)溫度梯度，負(fù)溫度梯度，且晶核且晶核棱角處的散熱條件好棱角處的散熱條件好，生長(zhǎng)快，先形成，生長(zhǎng)快，先形成一次軸一次軸，一次軸又會(huì)產(chǎn)生，一次軸又會(huì)產(chǎn)生二次軸二次軸，樹(shù)，樹(shù)枝間最后被填充。枝間最后被填充。負(fù)溫度梯度負(fù)溫度梯度樹(shù)枝狀結(jié)晶樹(shù)

19、枝狀結(jié)晶金屬的樹(shù)枝晶金屬的樹(shù)枝晶金屬的樹(shù)枝晶金屬的樹(shù)枝晶金屬的樹(shù)枝晶金屬的樹(shù)枝晶冰的樹(shù)枝晶冰的樹(shù)枝晶v 晶粒度：晶粒度：表示晶粒表示晶粒大小的尺度叫大小的尺度叫晶粒度晶粒度?？捎镁Я５钠骄娣e或可用晶粒的平均面積或平均直徑表示。平均直徑表示。v 工業(yè)生產(chǎn)上采用工業(yè)生產(chǎn)上采用晶晶粒度等級(jí)粒度等級(jí)來(lái)表示晶粒大來(lái)表示晶粒大小。小。l 標(biāo)準(zhǔn)晶粒度共分八級(jí)，一級(jí)最粗，八級(jí)最細(xì)標(biāo)準(zhǔn)晶粒度共分八級(jí)，一級(jí)最粗，八級(jí)最細(xì)。通。通過(guò)過(guò)100100倍顯微鏡下的晶粒大小與標(biāo)準(zhǔn)圖對(duì)照來(lái)評(píng)級(jí)。倍顯微鏡下的晶粒大小與標(biāo)準(zhǔn)圖對(duì)照來(lái)評(píng)級(jí)。結(jié)晶后的晶粒大小及其控制結(jié)晶后的晶粒大小及其控制v 晶粒的大小取決于晶粒的大小取決于晶核的

20、形成速度晶核的形成速度和和長(zhǎng)大速度長(zhǎng)大速度。l 單位時(shí)間、單位體積內(nèi)形單位時(shí)間、單位體積內(nèi)形成的晶核數(shù)目叫成的晶核數(shù)目叫形核率形核率( (N N) )。l 單位時(shí)間內(nèi)晶核生長(zhǎng)的長(zhǎng)單位時(shí)間內(nèi)晶核生長(zhǎng)的長(zhǎng)度叫度叫長(zhǎng)大速度長(zhǎng)大速度( (G G) )。l N/G N/G比值越大，晶粒越細(xì)比值越大，晶粒越細(xì)小小. .因此，凡是促進(jìn)形核、抑因此，凡是促進(jìn)形核、抑制長(zhǎng)大的因素，都能細(xì)化晶粒制長(zhǎng)大的因素，都能細(xì)化晶粒. .決定晶粒度的因素決定晶粒度的因素控制晶粒度的方法控制晶粒度的方法 控制過(guò)冷度：控制過(guò)冷度： 隨過(guò)冷度隨過(guò)冷度增加增加，N/GN/G值增加，晶值增加，晶粒變細(xì)。粒變細(xì)。 變質(zhì)處理：變質(zhì)處理：

21、即有意向液態(tài)即有意向液態(tài)金屬內(nèi)加入非均勻金屬內(nèi)加入非均勻形核物質(zhì)從而細(xì)化形核物質(zhì)從而細(xì)化晶粒的方法。晶粒的方法。所加所加入的非均勻形核物入的非均勻形核物質(zhì)叫質(zhì)叫變質(zhì)劑變質(zhì)劑（或稱(chēng)（或稱(chēng)孕育劑孕育劑）。）。 振動(dòng)、攪拌等：振動(dòng)、攪拌等： 一方面可靠外一方面可靠外部輸入的能量來(lái)促部輸入的能量來(lái)促進(jìn)形核，另一方面進(jìn)形核，另一方面也可使成長(zhǎng)中的枝也可使成長(zhǎng)中的枝晶破碎，使晶核數(shù)晶破碎，使晶核數(shù)目顯著增加。目顯著增加。Al-Si合金組織緩冷緩冷快冷快冷未變質(zhì)未變質(zhì)變質(zhì)變質(zhì)鑄鐵變質(zhì)處理前后的組織鑄鐵變質(zhì)處理前后的組織變質(zhì)處理前變質(zhì)處理前變質(zhì)處理后變質(zhì)處理后 變質(zhì)處理使組織細(xì)變質(zhì)處理使組織細(xì)化。變質(zhì)劑為硅鐵

22、或化。變質(zhì)劑為硅鐵或硅鈣合金。硅鈣合金。氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子的宏觀組織氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子的宏觀組織( (縱截面縱截面) )細(xì)晶的熔模鑄件細(xì)晶的熔模鑄件(上上)普通鑄件普通鑄件(下下)2.6 2.6 金屬鑄錠的宏觀組織與缺陷金屬鑄錠的宏觀組織與缺陷v 在實(shí)際生產(chǎn)中，液態(tài)金屬被澆注到錠模中便得到鑄在實(shí)際生產(chǎn)中，液態(tài)金屬被澆注到錠模中便得到鑄錠，而注入到鑄型模具中成型則得到鑄件。錠，而注入到鑄型模具中成型則得到鑄件。v v 鑄錠鑄錠( (件件) )的組織及其存在的缺陷對(duì)其加工和使用的組織及其存在的缺陷對(duì)其加工和使用性能有著直接的影響。性能有著直接的影響。v 表層細(xì)晶區(qū)：表層細(xì)晶區(qū)：澆注時(shí)，由于冷模壁產(chǎn)生很大的澆注時(shí)，

23、由于冷模壁產(chǎn)生很大的過(guò)冷度及非均勻形核作用，使表面形成一層很細(xì)的等過(guò)冷度及非均勻形核作用，使表面形成一層很細(xì)的等軸晶粒區(qū)。無(wú)實(shí)用價(jià)值。軸晶粒區(qū)。無(wú)實(shí)用價(jià)值。金屬鑄錠的宏觀組織金屬鑄錠的宏觀組織v 柱狀晶區(qū)：柱狀晶區(qū)：由于模壁溫度升高，結(jié)晶放出潛熱，由于模壁溫度升高，結(jié)晶放出潛熱，使細(xì)晶區(qū)前沿液體的過(guò)冷度減小，形核困難。加上模壁使細(xì)晶區(qū)前沿液體的過(guò)冷度減小，形核困難。加上模壁的定向散熱，使已有的晶體沿著與散熱相反的方向生長(zhǎng)的定向散熱，使已有的晶體沿著與散熱相反的方向生長(zhǎng)而形成柱狀晶區(qū)。而形成柱狀晶區(qū)。金屬鑄錠的宏觀組織金屬鑄錠的宏觀組織v 中心粗等軸晶區(qū)中心粗等軸晶區(qū): : 由于結(jié)晶潛熱的不斷放出，由于結(jié)晶潛熱的不斷放出，散熱速度不斷減慢，導(dǎo)致柱狀晶生長(zhǎng)停止，當(dāng)心部液散熱速度不斷減慢，導(dǎo)致柱狀晶生長(zhǎng)停止，當(dāng)心部液體全部冷至實(shí)際結(jié)晶溫度體全部冷至實(shí)際結(jié)晶溫度T T1 1以下時(shí)，