铸锭缺陷专题知识专业知识讲座

比重偏析 正偏析 反偏析
a1 a2
a3
a2 L1
L2
L3
a1 a3
固相线
液相线
A
C
B
0
固溶体不平衡结晶示意图
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1.铸锭偏析
（1） 晶内偏析 由于铸锭冷凝较快，固液两相中溶质来不及扩散均匀，晶粒
内部先后结晶部分的成分不同。
晶内偏析的影响因素： a ）冷却速度； b ）偏析元素的扩散能力； c）液固相线间隔。
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1.铸锭偏析
（2） 晶界偏析 是溶质元素在晶界堆积的结果，主要原因是： a ）液固相溶质分配系数的不同； b）形成化合物。
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本章内容要点
铸锭偏析 缩孔与缩松 铸锭裂纹 铸锭冷隔 铸锭气孔 非金属夹渣
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1.铸锭偏析
（5） 偏析瘤
是一种严重的反偏析现象，通常在铸锭的表面出现偏析瘤。
枝
出
晶
现
间
隙
铸
铸
模
模
锡 偏 析 瘤
铸 模
(a) 形成枝晶
(b) 出现间隙 (c) 富锡熔体外溢
锡青铜中偏析瘤的形成过程
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1.铸锭偏析
（6） 防止偏析的方法
晶内偏析一般通过加工和热处理可以消除 ，但在枝晶臂 间距较大时则不能消除，会给制品造成电化学性能不均匀。
晶界偏析是低熔点物质聚集于晶界，使铸锭热裂倾向增 大，并使制品易发生晶界腐蚀。
2.缩孔与缩松
（4）缩孔和缩松的形成
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铸锭生产中常见的缺陷很多，如裂纹、气孔、疏松、夹渣、 偏析等等。产生这些缺陷的原因很多，归根结底主要是由 合金的 本性，金属液体的纯洁度 和浇铸工艺条件 诸因素造成的。
从本质上 讲，缺陷是铸造过程中由于 温度变化 而引起的 相变 、 体积变化 和溶解度变化 的直接和间接结果。在生产实际中，某种 缺陷的出现，其情况往往比较复杂，必须抓住主要的方面进行分 析，找出缺陷的成因及防止措施。
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1.铸锭偏析
铸锭中化学成分不均匀的现象称为偏析。偏析是合金凝固过程
中，溶质的再分配及晶体长大速度大于溶质扩散速度，使先析出的 固相与液相的浓度不同所致。
偏析
微观偏析 宏观偏析
晶内偏析 晶界偏析
收缩 。
（4）缩孔和缩松的形成 收缩的分类 ：包括凝固前的液态收缩、由液态变为固态的凝
固收缩及凝固后的固态收缩。
液态Biblioteka Baidu缩率为1~2% 、凝固收缩率为2~7% 、固态收缩率为5~9%
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2.缩孔与缩松
晶界偏析形成过程示意图
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1.铸锭偏析
（3） 比重偏析
其形成原因是： a）液相分层； b）固相与液相比重不同。
（4） 正偏析与反偏析
其形成原因是： a）溶质分配系数k的不同， k<1时，后 结晶的固相溶质含量高，出现反偏析； b）k>1时，后结晶的固相溶质含量低， 出现正偏析； c）同时，与粗大的枝状晶有关。
（2）危害 缩孔或缩松都会减小铸锭受力的有效面积，并在缩孔和
缩松处产生应力集中，因而 显著降低铸锭的力学性能 。
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2.缩孔与缩松
（3）形成原因 产生缩孔和缩松的 最直接原因 ，是金属凝固时发生的 凝固体
基本措施有： 增大冷却强度，搅拌，变质处理，采用短结晶器，降低 浇注温度，加强二次水冷，使液穴浅平 等。
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2.缩孔与缩松
（1） 概念 在铸锭中部、头部、晶界及枝晶间等地方，常常有一些
宏观和显微的收缩孔洞，通称为 缩孔。细小而分散的缩孔称 为分散缩孔或缩松 。
宏观偏析 会使铸锭及加工产品的组织和性能很不均匀。 宏观偏析 不能靠均匀化退火予以消除或减轻 ，所以在铸锭生 产中要 特别防止 这类偏析。
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1.铸锭偏析
（6） 防止偏析的方法
偏析是凝固过程中溶质再分布的结果。因此， 一切能使 成分均匀化和晶粒细化的方法，均有利于防止或减少偏析 。
铸锭质量直接影响到其后被加工成各种材料（板、带、管、 棒、型、线、锻件等）的质量。据统计轻合金材料生产中，有 60~70% 的废品是因铸锭质量不良造成的。可以说，铸锭的各种 缺陷往往造成了加工车间各种不合格制品的 “先天不足 ”，而某 些缺陷（如裂纹），显然在进入压力加工前就成了废品。因此， 如何识别、分析铸锭缺陷的产生原因，找出防止或消除这些缺 陷的措施，对提高铸锭和半制品的质量，提高整个生产过程的 成品率，意义十分重大。
（4）缩孔和缩松的形成
当温度下降至液相线 下的点划线时。 枝晶数量 增多彼此相连构成连续的 骨架 ，此时铸锭中已有 55 ％ ~70 ％的固相，使 开始 凝固收缩。
凝固收缩的开始温度
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