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带状偏析在铸造中的成因和特征分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在铸锭中有时会见到一种平行于固—液界面的偏析带,称为带状偏析。用离心铸造厚壁管状铸件时,铸件断面经过腐蚀后有时可以看到不同颜色的环状带,这些环状带就是带状偏析遗留下来的痕迹,外界机械因素引起离心铸造铸型发生振动时,将促进带状偏析的形成。在单向凝固的合金中有时也见到带状偏析。如果液相中溶质能完全混合,则生长速度的波动不会造成带状偏析。正常偏析和反常偏析与凝固方式密切相关。

带状偏析在铸造中的成因和特征分析

在铸锭中有时会见到一种平行于固—液界面的偏析带,称为带状偏析。用离心铸造厚壁管状铸件时,铸件断面经过腐蚀后有时可以看到不同颜色的环状带,这些环状带就是带状偏析遗留下来的痕迹,外界机械因素引起离心铸造铸型发生振动时,将促进带状偏析的形成。见图9-12。在单向凝固的合金中有时也见到带状偏析。带状偏析的形成是由于固—液界面前沿液相中存在溶质富集层且晶体生长速度发生变化的缘故。以单向凝固的合金(K 0<1)为例,当生长速度突然增大时,会出现溶质富集带(正偏析)。如图9 13(a)所示,当生长速度突然减小时,会出现溶质贫乏带(负偏析),如图9-13(b)所示。如果液相中溶质能完全混合(即存在对流和搅拌),则生长速度的波动不会造成带状偏析。

图9-12 厚壁离心铸钢管的带状偏析

图9-13 生长速度的变化对固相中溶质分布的影响

(a)生长速度增大;(b)生长速度减小(www.xing528.com)

关于比重偏析、大型钢锭中的区域偏析(锥形负偏析、Ⅴ型偏析和逆Ⅴ型偏析)见图9-14。

宏观偏析不像微观偏析那样,可以通过均匀化退火予以消除,这是由于宏观偏析是区域偏析,在实用的温度和时间内不可能使溶质在长距离范围内扩散均匀,而且往往因为偏析溶质过于集中,加上晶界的障碍,即使采用均匀化退火,也无法消除宏观偏析。因此,主要应采取预防措施,以防止或减弱铸件的宏观偏析。

偏析成因在于:①固溶体合金在结晶过程中发生溶质再分布现象;②结晶速度大于溶质在固相中的扩散速度。枝晶偏析普遍存在于铸件中。正常偏析和反常偏析与凝固方式密切相关。正常偏析一般是在逐层凝固下形成的,而反常偏析则往往与糊状凝固有关。

图9-14 镇静钢的宏观偏析

+—正偏析区;-—负偏析区

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