鑄件及焊縫的宏觀組織及控制(編輯修改稿)
2025-05-29 18:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 生核和晶粒游離。 小的溫度梯度 GL和 高的冷卻速度 R可以滿足以上要求。但就鑄型的冷卻能力而言， 除薄壁鑄件外，這二者不可兼得 。 對(duì)薄壁鑄件，可采用高蓄熱、快熱傳導(dǎo)能力的鑄型。 對(duì)厚壁鑄件，一般采用冷卻能力小的鑄型以確保等軸晶的形成，再輔以其他晶粒細(xì)化措施以得到滿意的效果。 懸浮澆注法可同時(shí)滿足小的 GL與高的 R的要求。 第五章 鑄件及焊縫宏觀組織及其控制 27 懸浮澆注法是在澆注過程中 將一定量的固態(tài)金屬顆粒加入到金屬液中 ，從而改變金屬液凝固過程，達(dá)到細(xì)化組織、減小偏析、減小鑄造應(yīng)力的目的的一種工藝方法。 懸浮澆注用渦流導(dǎo)入法的澆注系統(tǒng) 料斗 離心集液包 直澆道 第五章 鑄件及焊縫宏觀組織及其控制 28 懸浮澆注法的特點(diǎn) 1) 顯著細(xì)化鑄件組織，提高力學(xué)性能，改善鑄件厚大斷面力學(xué)性能均勻性； 2) 減小凝固收縮，使冒口減小 15～ 35%； 3) 減少縮松，提高鑄件致密性； 4) 減小鑄造應(yīng)力，減小鑄件熱裂傾向； 5) 改善宏觀偏析； 6) 提高凝固速度，改善鑄型受熱狀況； 7) 可以實(shí)現(xiàn)澆注過程合金化。 第五章 鑄件及焊縫宏觀組織及其控制 29 技術(shù)原理 ： 通過加入金屬顆粒與金屬液的物理化學(xué)、晶體學(xué)和熱作用，強(qiáng)制金屬液生核，并改變鑄型中金屬液的溫度分布，從而改變金屬凝固方式。 適用范圍 ： 各種鑄鋼件、鑄鐵件、及有色合金件。 不需要特殊設(shè)備，僅要求簡單輔助工裝。 第五章 鑄件及焊縫宏觀組織及其控制 30 二、孕育處理 ?孕育處理是澆注之前或澆注過程中向液態(tài)金屬中添加少量物質(zhì)以達(dá)到細(xì)化晶粒、改善宏觀組織目的的一種工藝方法。 ? 孕育 ( Inoculation)主要是影響生核過程和促進(jìn)晶粒游離以細(xì)化晶粒；而變質(zhì)（ Modification）則是改變晶體的生長機(jī)理，從而影響晶體形貌。變質(zhì)在改變共晶合金的非金屬相的結(jié)晶形貌上有著重要的應(yīng)用，而在等軸晶組織的獲得和細(xì)化中采用的則是孕育方法。 第五章 鑄件及焊縫宏觀組織及其控制 31 孕育劑作用機(jī)理的兩類觀點(diǎn) ? 孕育主要起非自發(fā)形核作用 ?通過在生長界面前沿的成分富集而使晶粒根部和樹枝晶分枝根部產(chǎn)生縮頸，促進(jìn)枝晶熔斷和游離而細(xì)化晶粒。 孕育劑含有直接作為非自發(fā)生核的物質(zhì) 孕育劑能與液相中某些元素 反應(yīng) 生成較穩(wěn)定的 化合物 而產(chǎn)生非自發(fā)生核 在液相中造成很大的 微區(qū)富集 而迫使結(jié)晶相提前彌散析出而生核 第五章 鑄件及焊縫宏觀組織及其控制 32 合金種類 孕育劑主要組元 加入量 wt% 加入方法 碳鋼及合金鋼 Ti ~ 鐵合金 V ~ B ~ 鑄鐵 SiFe， Ca, Ba, Sr ~， 與 SiFe復(fù)合 鐵合金 鋁合金 Ti, Zr , Ti+B, Ti+C Ti:。 Zr:； 復(fù)合 : B或 。 AlTi, AlZr,AlTiB, AlTiC中間合金 過共晶 AlSi合金 P ≥ AlP， CuP， FeP 中間合金 銅合金 Zr, Zr+B, Zr+Mg, Zr+Mg+Fe+P ~ 純金屬或中間合金 鎳基高溫合金 WC, NbC 碳化物粉末 表 51 合金常用孕育劑的主要元素情況 第五章 鑄件及焊縫宏觀組織及其控制 33 孕育衰退 （孕育效果逐漸減弱） ?孕育劑加入合金液后要經(jīng)歷一個(gè)孕育期和衰退期。 ?在孕育期內(nèi)，作為孕育劑的中間合金的某些組分完成熔化過程，或與合金液反應(yīng)生成化合物，起細(xì)化作用的異質(zhì)固相顆粒均勻分布并與合金液充分潤濕，逐漸達(dá)到最佳的細(xì)化效果。 ?當(dāng)細(xì)化效果達(dá)到最佳值時(shí)澆注是最理想的，隨合金熔化溫度和孕育劑種類的不同，達(dá)到最佳細(xì)化效果所需要的時(shí)間也不同。 幾乎所有的孕育劑都有在孕育處理后一段時(shí)間出現(xiàn)孕育衰退現(xiàn)象，因此孕育效果不僅取
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