金属凝固原理复习资料
金属凝固原理
2 研究对象：
研究液态金属或合金转变为固态金属或合金这一凝固过程 的理论和技术，定性地特别是定量地揭示其内在联系和规 律，发现新现象，探求未知参数，开拓新的凝固技术和工 艺。 凝固学是材料成形技术的基础，也是近代新型材料开拓和 制备的基础。
第一节 单向凝固工艺 第二节 单晶生长 第三节 柱状晶的生长 第四节 自生复合材料
第八章 快速凝固
第一节 快速凝固技术及其传热特点 第二节 快速凝固的热力学 第三节 快速凝固的动力学及界面形貌稳定性 第四节 快速凝固晶态合金的显微结构特征与 应用 第五节 快速凝固的非晶态合金
绪论
研究对象
1 凝固：
两个原子的相互作用势能 W(R) 的曲线如图 1-1b 所示。可 用下式计算相互作用力，当 R 增加 dR 时，力 F 就靠势能 W(R)减小作外功FdR。因此得到： 或 当R=R0 时，F(R0)=0，即 对应于能量的极小值，状态稳定。原子之间倾向于保持一 定的间距，这就是在一定条件下，金属中的原子具有一定 排列的原因。当R=R1时，吸引力最大，即
第二章 凝固热力学
第一节 液态金属结构 第二节 二元合金的稳定相平衡 第三节 溶质平衡分配系数 第四节 液－固相界面成分及界面溶质
分配系数
第三章 凝固动力学
第一节 自发形核 第二节 非自发形核 第三节 固－液相界面结构 第四节 晶体生长方式
第四章 单相合金的凝固
第一节 凝固过程的溶质再分配 第二节 金属凝固过程中的“成分过冷” 第三节 界面稳定性与晶体形态 第四节 胞晶组织与树枝晶 第五节 微观偏析 第六节 固－液界面非线性动力学理论
表1-1 一些金属的熔化潜热和汽化潜热的比较
天津大学金属学复习2 金属凝固
金属凝固1金属凝固的基本规律2液态金属的结构、凝固的热力学条件、过冷现象3晶核的形成均质形核：晶核形成时的能量变化，形核率，临界晶核半径，临界形核功非均质形核晶核的生长4 液－固界面微观结构、液－固界面附近温度分布、晶体生长形态5 铸件的组织及其控制6 铸件三晶区及形成条件、影响铸件组织的因素、铸件晶粒尺寸的控制1 △G的推导-----转变驱动力大小的标志P234 推导2 △T为过冷度即理论凝固温度与实际凝固温度之差3凝固的热力学条件: △G的推导Structural fluctuation(结构起伏) Energy fluctuation(能量起伏)形核率：单位时间单位体积中形成的晶核数4 均匀形核: 在液体内部由于过冷而自发形核,在液体内部各处形核的几率都是一样的,液体内并不存在一些有利于形核的位置.均匀形核需要很大的过冷度.5 非均匀形核: 钢锭模或铸件砂模的模壁以及铁液中的固体杂质,为铁液晶核的产生提供了有利的表面,减小了界面能,因而使晶核形成功减小,临界晶核的过冷度大大减小. 液体在模壁或杂质表面上形核,成为~~A solid forming on an impurity can assumed the critical radius with a smaller increase in the surface energy. Thus, heterogeneous nucleation can occur with relatively low undercoolings6 P237 推导非均匀形核临界晶核的形成功减小了,但晶核的临界半径没有变,不受模壁的影响,只取决于过冷度要使基地与晶核间的界面能减小,只有使杂质与晶核的晶体结构与原子间距等方面十分相似7 P238 图6-7 同样过冷度下,非自发形核的形成功小,使非自发形核形成功与过冷度关系曲线左移. 非均匀形核可在很小的过冷度下发生.●Nucleation (形核)- The physical process by which a new phase is produced in a material.●Critical radius (临界半径) - The minimum size that must be formed by atoms clusteringtogether in the liquid before the solid particle is stable and begins to grow.●Undercooling (过冷)- The temperature to which the liquid metal must cool below theequilibrium freezing temperature before nucleation occurs.●Homogeneous nucleation (均质形核)- Formation of a critically sized solid from theliquid by the clustering together of a large number of atoms at a high undercooling (without an external interface).●Heterogeneous nucleation(非均质形核) - Formation of a critically sized solid from theliquid on an impurity surface.8 晶体生长:“粗糙”界面：就原子尺寸而言，在光学显微镜下，这种界面是平整的。
金属凝固原理（全）
金属凝固原理（全）《金属凝固理论》期末复习题一、是非判断题1 金属由固态变为液态时熵值的增加远远大于金属由室温加热至熔点时熵值的增加。
(错）2 格拉晓夫准则数大表明液态合金的对流强度较小。
(错）3 其它条件相同时，凹形基底的夹杂物不如凸形基底的夹杂物对促进形核有效。
(错）4 大的成分过冷及强形核能力的形核剂有利于等轴晶的形成。
（对）5 大多数非小平面-小平面共晶合金的共晶共生区呈现非对称型。
（对）6 根据相变动力学理论，液态原子变成固态原子必须克服界面能。
（对）7 具有糊状凝固方式的合金容易产生分散缩孔。
（对）8.金属熔体的黏度与金属的熔点相类似，本质都是反映质点间（原子间）结合力大小。
（对）9. 以熔体中某一参考原子作为坐标原点，径向分布函数表示距参考原子r处找到其他原子的几率。
(错）10. 液态金属中在3-4个原子直径的范围内呈一有序排列状态，但在更大范围内，原子间呈无序状态。
（对）11. 金属熔体的黏度越大，杂质留在铸件中的可能性就越大。
（对）12. 半固态金属在成型过程中遵循的流变特性，主要满足宾汉体的流变特性（对）13. 在砂型中，低碳钢的凝固方式是体积凝固。
(错）14. 铸型具有一定的发气能力，会导致型腔气体反压增大，充型能力下降。
（对）15. 晶体生长的驱动力是固液两相的体积自由能差值。
（对）16. 绝大多数金属或合金的生长是二维晶核生长机理。
(错）17. Fe-Fe3C共晶合金结晶的领先相是奥氏体。
(错）18. 铸件中的每一个晶粒都代表着一个独立的形核过程，而铸件结晶组织的形成则是这些晶核就地生长的结果。
(错）19. 型壁附近熔体内部的大量形核只是表面细晶粒区形成的必要条件，而抑制铸件形成稳定的凝固壳层则为其充分条件. （对）20.对于薄壁铸件，选择蓄热系数小的铸型有利于获得细等轴晶。
(错）21.处理温度越高，孕育衰退越快。
因此在保证孕育剂均匀溶解的前提下，应尽量降低处理温度。
（对）22. 铸铁中产生的石墨漂浮属于逆偏析。
金属凝固原理复习大纲
金属凝固原理复习大纲绪论1、凝固定义宏观上：物质从液态转变成固态的过程.微观上：激烈运动的液体原子回复到规则排列的过程。
2、液态金属凝固的实质:原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程液态金属的结构特征:“近程有序”、“远程无序”组成:液态金属是由游动的原子团、空穴或裂纹构成3、液态金属的性质：粘度和表面张力粘度的物理意义：单位接触面积，单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力粘度的本质上是原子间的结合力影响液体金属粘度的主要因素是：化学成分、温度和夹杂物表面张力的物理意义：作用于表面单位长度上与表面相切的力,单位N/m影响液体金属表面张力的主要因素是:熔点、温度和溶质元素。
取决于质点间的作用力4、液体结构的特性：近程有序和远程无序晶体：凡是原子在空间呈规则的周期性重复排列的物质称为晶体。
单晶体：在晶体中所有原子排列位向相同者称为单晶体多晶体：大多数金属通常是由位向不同的小单晶（晶粒）组成，属于多晶体。
吸附是液体或气体中某种物质在相界面上产生浓度增高或降低的现象。
金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为二次结晶当向溶液中加入某种溶质后,使溶液表面自由能降低，并且表面层溶质的浓度大于溶液内部深度，则称该溶质为表面活性物质（或表面活性剂），这样的吸附称为正吸附.反之，如果加入溶质后，使溶液的表面自由能升高,并且表面层的溶质浓度小于液体内部的浓度，则称该溶质为非表面活性物质（或非表面活性剂），这样的吸附为负吸附第一章凝固过程的传热1、凝固过程的传热特点：“一热、二迁、三传”“一热”指热量的传输是第一重要；“二迁”指存在两个界面，即固－液相间界面和金属－铸型间界面。
“三传”指动量传输、质量传输和热量传输的三传耦合的三维热物理过程。
2、金属型特点：具有很高的导热性能；非金属型铸造特点：与金属相比具有非常小热导率，故凝固速度主要取决于铸型的传热性能。
铸型外表面温度变化不大,故可把铸型看成是半无限厚的。
金属的凝固资料
（2）冷裂纹 低温形成的裂纹为冷裂。 A、特征：裂纹细小 呈连续直线状 有时缝内呈轻微氧化色
B、冷裂纹产生的条件 ★ 脆性大、塑性差的合金 ★ 大型复杂铸铁件也易产生冷裂纹
★ 铸件受拉应力的部位，特别是应力集中的部位
C、冷裂纹的防止方法：
减小铸造内应力和降低合金的脆性。 ★ 铸件壁厚要均匀； ★ 增加型砂和芯砂的退让性； ★ 降低钢和铸铁中的磷含量，因为磷能显著 降低合金的冲击韧度，使钢产生冷脆。 如铸钢的磷含量大于0.1%、铸铁的磷含量大 于0.5%时，因冲击韧度急剧下降，冷裂倾向明 显增加。
★ 对铸件进行时效处理
二、铸件的变形与防止 1)、铸件的变形
当残余铸造应力值超过铸件材料的屈服极 限时，铸件将发生塑性变形。
应力框铸件变形示意图 T形梁铸钢件变形示意图
导轨面正确位置 模样反挠度 床身导轨面的挠曲变形
三、铸件的裂纹与防止
当铸造应力值超过铸件材料的强度极限时， 铸件将产生裂纹。
按裂纹形成的温度范围可分为： 1.热裂纹 高温下形成
第四节 铸件中的气孔
一、析出性气孔
因金属原因
氢气在铝合金中易形成针孔，除气处理
二、浸入性气孔 三、反应性气孔
因铸型原因
因金属与铸 型反应原因
1.皮下气孔 2.冷铁气孔
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
（2） 实现“同时凝固” ； （3） 加压补缩；
凝固原理与铸造技术题目及答案资料
凝固原理与铸造技术复习题答案1、画出纯金属浇入铸型后发生的传热模型示意图，并简要说明其凝固过程的传热特点。
凝固过程的传热有如下一些特点：简单地说：一热、二迁、三传。
首先它是一个有热源的传热过程。
金属凝固时释放的潜热，可以看成是一个热源释放的热，但是金属的凝固潜热，不是在金属全域上同时释放，而只是在不断推进中的凝固前沿上释放。
即热源位置在不断地移动；另外，释放的潜热量也随着凝固进程而非线性地变化。
一热：有热源的非稳态传热过程，是第一重要的。
二迁：固相、液相间界面和金属铸型间界面，而这二个界面随着凝固进程而发生动态迁移，并使传热现象变得更加复杂。
三传：液态金属的凝固过程是一个同时包含动量传输、质量传输和热量传输的三传（导热、对流和辐射传热）耦合的三维传热物理过程。
其次，在金属凝固时存在着两个界面。
即固相、液相间界面和金属铸型间界面，而在这些界面上，通常发生极为复杂的传热现象。
2、一个直径为25cm的长圆柱形铸钢件在砂型和金属型中凝固：(l)当忽略铸件-铸型界面热阻时，它们的凝固时间各为多少？(2)当铸件-铸型的界面换热系数hi=0.0024J(cm2．s．℃)时，它们的凝固时间各为多少？计算用参数如表l -2所示，计算中假定钢水无过热度，并在一个固定的温度Tf 下凝固，同时假定铸型无限厚。
3、对于单元系而言，为什么高温时稳定的同素异性结构具有比低温时稳定的同素异性结构有较高的热焓，即H(γ -Fe)>H (α-Fe)?4、推导曲率引起的平衡温度改变的计算公式。
除压力外，表面曲率亦对平衡温度产生影响。
在凝固时，表面曲率对固相来说相当于增加了一项附加压力，这项附加压力是与界面张力相平衡的。
当任一曲面体的体积增加ΔV，面积增加ΔA时，附加压力ΔP与界面张力σ的关系为：由于曲率引起的平衡温度的改变为：5、二元合金的溶质平衡分配系数，除可以用热力学数据计算外，还可以用液相线斜率mL及结晶潜热ΔHm来计算。
凝固课复习提纲_整理
凝固课复习提纲_整理凝固课复习提纲此未整理资料并⾮答案，课件还是要看的。
2.实际⾦属的液态结构实际⾦属和合⾦的液体结构中存在的两种起伏：⼀种是能量起伏，表现为各个原⼦间能量的不同和各个原⼦集团间尺⼨的不同；另⼀种是浓度起伏，表现为各个原⼦集团之间成分的不同。
所以实际⾦属在微观上是由成分和结构不同的游动原⼦集团、空⽳和许多固态、⽓态或液态的化合物组成，它是⼀种“混浊”的液体。
3.名词解释温度起伏，结构起伏，能量起伏温度起伏：由于液体中不同部位冷却速度不⼀样⽽导致的不同部位温度的差异。
结构起伏：液体中存在的能量起伏造成每个原⼦集团内具有较⼤动能的原⼦能克服邻近原⼦的束缚，除了在集团内产⽣很强的热运动外，还能成簇地脱离原有集团⽽加⼊到别的原⼦集团中，或组成新的原⼦集团，这种结构的瞬息变化称为“结构起伏”。
能量起伏：晶体中每时每刻都有⼀些原⼦的能量超过原⼦的平均能量，有些原⼦的能量则远⼩于平均能量。
这种能量的不均匀性称为“能量起伏”。
4.影响液态⾦属粘度的因素(1)温度：温度不太⾼时，T升⾼，η值下降。
温度很⾼时，T升⾼，η值升⾼。
(2)化学成分：难熔化合物粘度较⾼，共晶成分合⾦粘度较低。
(3)⾮⾦属夹杂物：⾮⾦属夹杂物使粘度增加，⾮⾦属夹杂物越多，影响越⼤。
5.名词解释，表⾯张⼒表⾯张⼒：对于液体和⽓体界⾯上的质点，由于液体的密度⼤于⽓体的密度，故⽓相对它的作⽤⼒远⼩于液体内部对它的作⽤⼒，使表⾯层质点处于不平衡的⼒场中。
结果导致液态⾦属表⾯层的质点受到⼀个指向液体内部的⼒，使液态表⾯有⾃动缩⼩的倾向。
这相当于在液态⾦属表⾯有⼀个平⾏于表⾯且各向⼤⼩相等的张⼒，这个张⼒就是表⾯张⼒。
6.表⾯张⼒产⽣的原因由于液体的密度⼤于⽓体的密度，故⽓相对它的作⽤⼒远⼩于液体内部对它的作⽤⼒，使表⾯层质点处于不平衡的⼒场中。
结果导致液态⾦属表⾯层的质点受到⼀个指向液体内部的⼒，使液态表⾯有⾃动缩⼩的倾向。
这相当于在液态⾦属表⾯有⼀个平⾏于表⾯且各向⼤⼩相等的张⼒，即表⾯张⼒。
金属凝固理论重点总结
金属凝固理论复习资料一、名词解释1.能量起伏：金属晶体结构中每个原子的振动能量不是均等的，一些原子的能量超过原子的平均能量，有些原子的能量则远小于平均能量，这种能量的不均匀性称为“能量起伏”2.结构起伏：液态金属中的原子集团处于瞬息万变的状态，时而长大时而变小，时而产生时而消失，此起彼落，犹如在不停顿地游动。
这种结构的瞬息变化称为结构起伏。
3.浓度起伏：不同原子间结合力存在差别，在金属液原子团簇之间存在着成分差异。
这种成分的不均匀性称为浓度起伏。
4.熔化潜热:将金属加热到至熔点时，金属体积突然膨胀，等于固态金属从热力学温度零度加热到熔点的总膨胀量，金属的其他性质如电阻，粘性等发生突变，吸收的热能。
5.充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力。
6.成分过冷：由溶质再分配导致的界面前方熔体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷。
7.热过冷：仅由熔体实际温度分布所决定的过冷状态称为热过冷8.宏观偏析：又称长程偏析或区域偏析，指较大范围内的化学成分不均匀现象，表现为铸件各部位之间化学成分的差异。
9.微观偏析：微观偏析是指微小范围（约一个晶粒范围）内的化学成分不均匀现象，按位置不同可分为晶内偏析（枝晶偏析）和晶界偏析。
10.微观偏析（1）晶内偏析：在一个晶粒内出现的成分不均匀现象，常产生于有一定结晶温度范围、能够形成固溶体的合金中。
（2）晶界偏析：溶质元素和非金属夹杂物富集与晶界，使晶界和晶内的化学成分出现差异。
它会降低合金的塑性和高温性能，又会增加热裂倾向。
11.宏观偏析：（1）正常偏析：当合金溶质分配系数k<1时，凝固界面的液相中将有一部分被排出，随着温度的降低，溶质的浓度将逐渐增加，越是后来结晶的固相，溶质浓度越高，当k>1时相反。
正常偏析存在使铸件的性能不均匀，在随后的加工中难以消除。
（2）逆偏析：即k<1时，铸件表面或底部含溶质元素较多，而中心部分或上部分含溶质较少。
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金属凝固原理复习题部分参考答案 （杨连锋2009年1月）2004年 二 写出界面稳定性动力学理论的判别式，并结合该式说明界面能，温度梯度，浓度梯度对界面稳定性的影响。
答：判别式,201()()2(1)m cv D s g m v D g GT k ωωωω**⎛⎫- ⎪⎝⎭=-Γ-++⎛⎫-- ⎪⎝⎭，()s ω的正负决定着干扰振幅是增长还是衰减，从而决定固液界面稳定性。
第一项是由界面能决定的，界面能不可能是负值，所以第一项始终为负值，界面能的增加有利于固液界面的稳定。
第二项是由温度梯度决定的，温度梯度为正，界面稳定，温度梯度为负，界面不稳定。
第三项恒为正，表明该项总使界面不稳定，固液界面前沿形成的浓度梯度不利于界面稳定，溶质沿界面扩散也不利于界面稳定。
三 写出溶质有效分配系数E k 的表达式，并说明液相中的对流及晶体生长速度对Ek 的影响。
若不考虑初始过渡区，什么样的条件下才可能有0s C C *= 答：000(1)NL s vED Ck kCkk e δ*-==+- 可以看出，搅拌对流愈强时，扩散层厚度N δ愈小，故s C *愈小。
生长速度愈大时，s C *愈向0C 接近。
（1）慢的生长速度和最大的对流时，NL vD δ《1，0Ekk=；（2）大的生长速度或者液相中没有任何对流而只有扩散时，N LvD δ》1，Ek =1（3）液相中有对流，但属于部分混合情况时，01Ek k<<。
1Ek=时，0sC C*=，即在大的生长速度或者液相中没有任何对流而只有扩散时。
四 写出宏观偏析的判别式，指出产生正偏析，负偏析，和不产生偏析的生长条件。
答：01s qqC k Ck=-+，s C 是溶质的平均浓度，0C 是液相的原始成分，q 是枝晶内溶质分布的决定因素，它是合金凝固收缩率β，凝固速度u 和流动速度v 的函数，(1)(1)v q uβ=--。
0s C C =，即1puvββ=--时，q=1，无宏观偏析。
0s C C >时，对于01k <的合金来说，为正偏析，此时1puvββ>--。
0s C C <时，对于01k <的合金来说，为负偏析，此时1puvββ<--。
五 解：用2mmmmr mmk rT VT VT HHσσ∆=-⋅=-⋅∆∆计算六 解：如图所示，液相线斜率emL eTTm C-=，00()LmmLee m C T T m CTTTC=+=+-0()Smsme m C T T TTC=+-（1）完全无对流时，()01LLSLLLLTvm C k GT Tk D DD--∆≥==,其中，()001LLST m C k T T k-∆=-=，结合前边几个式子，可以求出k，为（2）做准备。
（2）对流相当激烈时，()01LLSLLLLTvm C k G TTkkD DD--∆≥==。
七 如何获得深过冷？答：深过冷快速凝固技术是指利用各种有效的净化手段尽可能消除异质核心，使金属熔体保持在平衡液相线以下数百度，再在缓冷条件下快速凝固的一种工艺方法。
该方法的核心是(1)设法消除可作为非均质形核媒质的杂质，容器壁，以及外界随机扰动的影响，创造尽可能接近均质形核的条件，使熔体在形核前获得大的稳定的初始过冷度。
(2)选择某些合金和合金成分，其熔体固有特性应能保证在不太高的冷却速度下达到大的初始形核过冷度和发生快速凝固。
熔滴乳化法：将熔融金属液分成细小的液滴，这样在微小液滴里就形成了一个近均匀形核的条件，有利于获得大的稳定的过冷度。
磁悬浮无坩埚熔炼法，玻璃混合料包裹合金熔体法。
八 普通铸件中不可避免的存在着微观偏析和宏观偏析，试述如何减少或者消除这种偏析。
答：对于微观偏析，采用长时间的扩散退火，可以予以消除或减轻。
消除宏观偏析，可以采取的工艺措施有：(1)保证合金成分，使凝固过程中液体的密度差别减到最小。
因为液体的密度差是促使液体流动的因素之一。
（2）适当的铸件或铸锭高度，因为液体的静压头愈大，流动愈会加剧。
（3）加入孕育剂细化枝晶组织，使流动阻力增加，从而减小流动速度。
（4）在凝固开始阶段，用加速液体对流的办法，可以细化晶粒，但在凝固过程中，应该使液体的对流运动停止，如果自然对流速度较大，应该外加磁场使对流运动停止。
（5）加大冷却速度，缩短固液两相区的凝固时间。
九 定向凝固技术最重要的工艺参数是液相中的温度梯度L G ，试述如何获得较高的L G ？答：由于SSmLLLLR G G ρλλλ=-，所以凝固速率一定时，L G 和SG成正比，可以通过增大S G 来增大固相散热强度，从而获得大的L G 。
但是同时，也会使凝固速率R 增大，因此，常常采用提高固液界面前沿熔体的温度来获得较大的L G 。
2005年 四 试述金属凝固方式，影响因素及其对铸件质量的影响。
答：金属凝固方式分为三种：逐层凝固1ttδ∆<，体积凝固1ttδ∆>，中间凝固。
t ∆为结晶温度间隔，t δ为结晶开始温度与铸件表面温度差。
影响因素：结晶温度范围越小，温度梯度越大，凝固区域越窄，越趋向与逐层凝固。
反之，结晶温度范围越大，温度梯度越小，凝固区域越宽，越趋向与体积凝固。
对铸件质量的影响：（1）逐层凝固具有良好的充填和补缩条件，产生分散性缩孔的倾向性很小，而是在最后凝固部位形成集中缩孔。
如果合理设置冒口，可使缩孔移入冒口，而且在凝固过程中收缩产生的晶间裂纹容易得到金属液补充，使裂纹愈合，故热裂倾向小。
（2）体积凝固方式，补缩条件差，形成分散性缩孔，等轴晶粗大，热裂倾向大。
（3）中间凝固方式的补缩特性，热裂倾向，充型性能均介于前两者之间。
八 说明结晶与凝固的区别及凝固组织对铸坯质量和性能的影响。
答：结晶是一种原子排列短程有序，长程无序状态过渡到另一种原子排列状态长程有序的转变过程。
结晶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。
凝固是物质聚集状态的变化，由液态转变为固态的过程，其中，固态也可以为晶态，也可以为非晶态。
凝固是从传热学观点出发，研究铸件和铸型的传热过程，铸件断面上凝固区域的变化规律，凝固方式与铸件质量的关系等。
凝固组织对铸坯的性能和质量有很大的影响，就宏观组织而言，表面细晶区一般比较薄，对铸件的质量和性能影响不大。
铸件的质量与性能主要取决与柱状晶区与等轴晶区的比例以及晶粒的大小。
柱状晶的力学性能有明显的方向性，纵向好，横向差，铸坯在凝固或冷却过程中容易沿晶界产生裂纹。
等轴晶的晶界面积较大，杂质和缺陷分布比较分散，且晶粒的晶体取向不同，故性能的方向性较小，比较稳定。
晶粒越细，其综合性能越好，且抗疲劳性能也越高。
所以通常情况下，希望获得细密的等轴晶组织。
十 说明如何获得等轴细晶组织。
答：通过强化非均匀形核和促进晶粒游离以抑制凝固过程中柱状晶区的形成和发展，就能获得细等轴晶组织。
具体方法有：（1）合理控制浇注工艺和浇注条件，加大冷却速度，提高过冷度，降低浇铸温度、提高铸型冷却能力、减小零件壁厚、强制冷却、内外“冷铁”。
（2）孕育处理和变质处理，加入晶粒细化剂和变质剂。
（3）动力学细化，铸型振动，超声波振动，液相电磁搅拌等促使型壁晶体的游离，枝晶臂断裂与游离。
2007年复习题8.说明典型条件下的溶质再分配规律，熟悉相关条件下的成分过冷判别式，并能够利用这些判别式进行相关计算。
答：（1）液相完全混合的溶质再分配，()00112000112s k k s f C k C k αα-*-=--⎡⎤⎣⎦（2）液相中有对流作用的溶质再分配，000(1)NL s vED C k kCkk e δ*-==+-（3）液相中只有扩散的溶质再分配，最初过渡区：()00011exp s Lv x k C CkD ⎡⎤⎛⎫=---⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦成分过冷判别式：液相中只有扩散没有对流的情况：()01LLLv m C k G kD -≥通用式：0011NL LL vLvD Gm C kDe kδ-≥+-11说明共晶合金的生核生长特点，规则共晶和非规则共晶的区别。
答：规则共晶是指金属－金属共晶的凝固 多数的金属－金属共晶其长大速度在四周各个方向上是均匀的，它具有球形长大的前沿，而在共晶组织内部两相之间却是层片状的。
球的中心有一个核心，它是两相中的一相，起着一个共晶结晶核心的作用。
共晶中两相交替成长，并不意味着每一片都要单独形核，其长大过程是靠搭桥的办法使同类相的层片进行增殖，这样就可以由一个晶核长出整整一个共晶团。
非规则共晶是指金属－非金属共晶的凝固 。
金属－非金属共晶的型核与金属－金属共晶相似，但由于金属－非金属共晶两固相熔点一般来说相差较大，所以其共晶共生区偏向于高熔点一方也更突出，一直到进入共生区后，两相才开始“合作长大”。
因此，在这类共晶中经常出现（或称晕圈）组织。
金属－非金属共晶凝固时，由于非金属只能在某些方向上长大，所以非金属晶体就会产生两种长大模型。
第一种长大模型称为合作长大。
按这种模型，当一个非金属晶体由于缺乏非金属原子的供应而停止长大时，它可以通过孪生或亚晶界将长大方向改变到非金属原子富集区，这样就产生了非金属晶体的分枝。
当长大按照这种模型进行时，非金属内部是相连的。
第二种长大模型称为重新形核长大，按照这种模型两个非金属晶体相对长大汇聚时，将导致一个或两个晶体长大的停止，而新的晶核将在非金属原子富集区重新形成，在这种情况下，非金属晶体将是不相连的。
12熟悉包晶合金的非平衡凝固特点。
答：在非平衡凝固时，由于溶质在固相中的扩散不能充分进行，包晶之前凝固出来的α相内部成分是不均匀的，即树枝晶的心部溶质浓度较低，而树枝晶的边缘溶质浓度高，当温度到达pT时，在α相的表面发生包晶反应。
从形核功的角度看，β相在α相表面非均质形核要比在液相内部均质形核更为有利。
因此，在包晶反应过程中，α相很快被β相包围，此时，液相与α相脱离接触，包晶反应只能依靠溶质组元从液相一侧穿过β相向α相一侧进行扩散才能继续下去，因此将受到很大限制。
多数具有包晶反应的合金，其溶质组元在固相中的扩散系数很小，因此在非平衡凝固条件下，包晶反应进行的是不完全的，由于溶质组元在固相中扩散的不充分，本来是单相组织却变成了多相组织。
13如何由实验确定单相合金的动态凝固曲线？单相合金的凝固区间结构特点及其对缩孔缩松，热裂等铸造缺陷的影响。
图4-6为凝固动态曲线，它是根据直接测量的温度—时间曲线绘制的。
首先在图4-6a上给出合金的液相线和固相线温度，把二直线与温度—时间相交的各点分别标注在图4-6b的(x / R ，τ)坐标系上，再将各点连接起来，即得凝固动态曲线。
纵坐标x是铸件表面向中心方向的距离，R是铸件壁厚之半或圆柱体和球体的半径。
由于凝固是从铸件壁两侧同时向中心进行，所以当x / R=1时表示已凝固至铸件中心。