金屬材料鑄態結構的好壞直接影晌到鑄件的使闬性能。對鑄錠來說,鑄態組織不但影響其力加工性能,而且也影響到經過鍛造及淬火回火以后成品的組織和性能。所以,對鑄錠組織的控制,就顯得十分重要的。
生產實踐表明,液態金屬在澆鑄成型過程中,由于模壁的存在及錠面與心部溫度分布的不均勻等,帶來了鋝錠組織的結晶特點和復雜性。視察鑄錠縱剖面和橫剖面時,可清楚的看到它由三個晶區所組成,這趕鑄錠結構的組織特征,如圖1-7所示。
1.表層細晶區
結晶區在鑄錠的最外層,由細小的等軸晶粒所構成;
2.柱狀晶區
緊接表層的細晶區是一層柱狀晶區,其晶粒都具有伸長的柱狀特征,且主軸方向垂直于模壁;
3,中心等抽晶區
中心等軸晶區是在冷速慢*過冷度軟小的條件F形成的,因而晶粒較粗大。
在澆鑄過程中,當液態金屬注入錠模時,結晶首先認緊靠模壁處開始。因為該處的液態金屬發生劇烈冷卻,獲得較大的過冷度,其成核率高。長大速度也快,便迅速地形成表面等軸細晶粒區。
隨著鑄錠細晶區外殼的形成,錠模慢悝變熱,液態金屬的冷卻速度梢慢,溫度分布也變得稍微平緩。這時在結晶前沿有適當的過冷度,以利于原有晶粒向里生長;而離柱狀晶前沿稍遠的液態金屬尚處于過熱之中,無法再行生核,其結晶主要依靠原晶粒的繼續長大來進行;同時垂直于模壁方向散熱較快,晶粒便沿其相反方向擇優生長,形成柱狀晶。
位于鑄錠中心的等軸晶區,由于遠離模壁結晶到愈接近鑄錠中心,液相內部的內外溫度差就愈小,加上結晶滑熱的放出,使液相幾乎處于均熱狀態。此時冷卻速度減慢,過冷度小,生核率低;其散熱方向也不明顯,故最后形成粗大的等軸晶區。
在實際生產條件下,鑄錠的結晶組織都形成樹枝晶。即鑄錠的宏現組織按其外部輪廓,呈可區分為細晶區、柱晶區和等軸晶區,而每一層的內部結構都是枝晶。