有色金屬合金鑄錠缺陷

1、有色金屬合金錠坯缺陷有色金屬合金錠坯缺陷(nonferrousmetalalloyingotdefects)有色金屬合金錠坯的缺陷包括偏析、裂紋、氣孔、夾雜、縮孔與疏松、冷隔等。偏析固態(tài)合金中化學成分(包括雜質(zhì)元素)分布的不均勻性。偏析的具體分類見表。枝晶偏析凝固時，溶質(zhì)原子的重新分配和非平衡結(jié)晶引起的微觀偏析。如圖a所示，成分為x的液溶體，當溫度由丁1降至T2時開始結(jié)晶出成分為S2的固溶體。冷至T3時固相成分為S3，但由于鑄錠時，結(jié)晶

2、速度通常遠大于溶質(zhì)原子在固相中的擴散速度，固相成分來不及均勻化，因而在T3時固相的平均成分處于S2和S3之間的S’3。如此繼續(xù)，在結(jié)晶過程中，固相成分的變化便偏離了固相線，沿著S2S’3S’4S’5變化。結(jié)晶后在晶粒內(nèi)部便出現(xiàn)了成分的不均勻性，如圖b所示。由此可見，合金相圖中，液相線與固相線間水平間距越大，合金組元的擴散系數(shù)越小，晶內(nèi)偏析就越嚴重。在其他條件相同時，冷卻速度越大，晶內(nèi)偏析越嚴重。但過大的冷卻速度，使溶質(zhì)重新分配的擴散來不

3、及進行反而會使枝晶偏析減輕。(2)相向生長的晶粒相碰，形成垂直方向的晶界偏析。此種偏析在濃度上和尺寸范圍上都較大。金屬間化合物一次晶偏析金屬間化合物一次晶的過分長大或富集而造成的鑄錠化學成分的不均勻性。在連續(xù)或半連續(xù)鑄造時，在流槽或液穴中往往形成一定數(shù)量的金屬問化合物一次品的核心，并在液穴中繼續(xù)形成和長大。當大部分溶體結(jié)晶溫度遠低于一次品化合物生成和長大溫度時，一次晶化合物得以充分長大，并由于自重和振動等因素的影響，飄落在結(jié)晶面上，成為

4、分散的一次晶化合物偏析。若飄落后發(fā)生聚集，則成為大塊的一次晶化合物偏析。嚴格控制合金元素及雜質(zhì)含量、適當提高澆鑄溫度、加入適量變質(zhì)劑可減少或消除此種偏析。上述微觀偏析與不平衡結(jié)晶密切相關(guān)，在熱力學上是不穩(wěn)定的，可通過長時間的高溫加熱(見有色金屬合金錠坯均勻化)來減輕或消除。正偏析后結(jié)晶部位的溶質(zhì)或雜質(zhì)濃度高于合金中的平均濃度的偏析。在正溫度梯度下，當K01時，凝固界面前的液相中將有一部分溶質(zhì)被排出。隨著界面向中心推移，溶質(zhì)濃度將逐漸增加

5、，造成鑄錠邊部溶質(zhì)濃度較低，越接近心部溶質(zhì)濃度越高，形成正偏析。增加冷卻速度，加快合金結(jié)晶，使液相溶質(zhì)來不及擴散和重新調(diào)整，可減輕正偏析的程度。反偏析K01時，后結(jié)晶部位的溶質(zhì)或雜質(zhì)的濃度低于合金中平均濃度。在凝固時，在模壁上首先形核結(jié)晶，將部分溶質(zhì)排除在界面前沿，造成了成分過冷的液體存在于枝晶間。當晶體繼續(xù)長大時，由于凝固引起體積收縮造成毛細孔隙。在靜壓力下，高濃度液相通過柱狀晶間的孔隙壓到鑄錠表面，形成反偏析，甚至形成所謂反偏析瘤。

6、控制澆鑄和結(jié)晶條件得到等軸晶組織，減少表面層殘存過冷液體量，可減少反偏析。帶狀偏析平行于結(jié)晶晶體生長界面形成的偏析。一般出現(xiàn)在定向結(jié)晶的情況下。若溶質(zhì)原子在液相中的擴散速度小于晶體生長速度，在界面前沿的液相中便會發(fā)生溶質(zhì)富集，造成成分過冷，發(fā)生晶體非定向生長，將高濃度液相部分封閉起來。被封閉部分繼續(xù)長大又重復(fù)上述情況，這樣便形成了帶狀偏析。減小成分過冷，采用連續(xù)攪拌或振動會減少或消除帶狀偏析。密度偏析由密度差引起的區(qū)域偏析。液固兩相或液