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铸件的一次结晶及对性能影响的解析:钢与铸铁结晶的异同

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:铸件的晶体组织主要是在凝固过程中形成的,称为一次结晶。一次结晶时,液态金属的补缩和裂纹的产生与晶体的长大方式有关。根据结晶条件不同,铸件可能是柱状晶组织、粒状晶(等轴晶)组织或两种晶体不同组合的组织。就其形成条件而言,柱状晶有利于液体的补缩,减少微观缩松,但晶界上富集杂质和缺陷,故横向性能差。领先相则充填于骨架之间,构成共晶团的基体。

铸件的一次结晶及对性能影响的解析:钢与铸铁结晶的异同

铸件的晶体组织主要是在凝固过程中形成的,称为一次结晶。一次结晶主要是从物理化学观点出发,研究液态金属的生核、长大、结晶组织的形成规律。

一次结晶对铸件的性能有很大的影响。一次结晶时,液态金属的补缩和裂纹的产生与晶体的长大方式有关。根据结晶条件不同,铸件可能是柱状晶组织、粒状晶(等轴晶)组织或两种晶体不同组合的组织。

(1)柱状晶。就其形成条件而言,柱状晶有利于液体的补缩,减少微观缩松,但晶界上富集杂质和缺陷,故横向性能差。但是,如减少金属中有害杂质,改善晶间联系,则柱状晶在纵向或横向性能上均可超过粒状晶;又如,使柱状晶平行于铸件的拉应力方向,可使高温持续时间大幅度增加,并提高耐热疲劳性能;对于磁性钢,如使柱状晶方向与磁场方向重合,则可显著提高其电磁性能。(www.xing528.com)

(2)粒状晶(等轴晶)。粒状晶的晶界长,杂质和缺陷较分散,各项性能差异小,并且细粒状晶的抗疲劳性能较好,故一般希望铸件为细粒状晶组织。

钢和铸铁的结晶是不同的,其区别在于:钢属于固溶体型合金,在结晶过程中,只形成一个或主要形成一个固溶体相。铸铁属于共晶型合金,结晶时都经过一个共晶转变阶段,转变产物或同为固溶体,或另一相为非金属相——石墨碳化物。共晶转变时,总在固-液相界面析出“领先相”,构成共晶团的骨架,决定共晶团的形状和大小。领先相则充填于骨架之间,构成共晶团的基体。领先相往往是高熔点相,共晶点都偏向低熔点组元一边。当高熔点相析出受阻时,另一相也可能领先析出。非金属相(常称第二相)脆(渗碳体)、弱(石墨),其形状、分布和大小对这些合金的性能起着决定性的作用。

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