凝固组织的控制
铸锭凝固组织
此时，四周温度梯度变缓，中心温度下降至结
过去的时间内，大量形核，形成细小等轴晶外
随着外壳形成收缩，形成气隙，传热变慢，枝
4.1铸锭/坯的凝固组织
•正常偏析
•按照异分结晶一般规律进行凝固，由此产生的偏析即为正常偏析
•分四种情况：
•平衡态凝固
•液态均匀，固态不发生扩散
•液态不均匀，固态也不扩散
•液态和固态均有一定程度但不达到平衡的扩散
4.1铸锭/坯的凝固组织
•原因：
•在出现树枝晶的条件下，枝晶尖端部分孤立深入正面液体中，正面的界面很小，而枝晶之间残留大量液
体，所以枝晶要依靠与枝晶主轴垂直的方向扩散而扩
展凝固界面。
相比之下，纵向的扩散较小，。
凝固组织控制ppt
凝固组织通常由固体和液体组成，因此具有不同的密度和孔隙率。这些特性 对凝固组织的物理性质产生重要影响。
凝固组织的热学性质
凝固组织的热学性质包括热导率、比热容和热扩散率等。这些性质与凝固组 织的结构和组成密切相关。
凝固组织的化学性质
凝固组织的化学组成
凝固组织中的化学成分可以影响其耐腐蚀性和耐候性等化学性质。
技术创新与产业升级：凝固组 织控制技术的不断发展和创新 ，可以推动相关产业的技术进 步和产业升级，提高产业的竞 争力和可持续发展能力。
THANKS
化学工业中的凝固组织控制
在化学工业中，凝固组织控制技术被广泛应用于化学反应过 程的控制和优化。
通过控制化学反应过程中物质的凝固和结晶过程，可以实现 对化学反应速率和产品质量的精确调控。
生物医学中的凝固组织控制
生物医学领域中，凝固组织控制技术被用于制备高质量的 生物材料和药物载体。
通过控制生物材料的凝固过程，可以实现生物材料的定向 生长和组织的再造。同时，通过控制药物的凝固状态，可 以制备出具有特定溶解度和释放行为的药品。
凝固组织控制技术的瓶颈
凝固组织控制技术的瓶颈主要表现在以下几个方 面
凝固时间难以精确控制：凝固时间对凝固组织的 质量有很大影响，但目前的技术还难以实现精确 控制，容易导致凝固不充分或过度凝固。
温度场控制精度不高：凝固组织控制需要对温度 场进行精确控制，但目前的控制技术还难以实现 高精度的温度场控制，影响了凝固组织的均匀性 和质量。
生物学凝固组织控制
01
生物学凝固组织控制是一种通过生物技术改变金属材料的显微组织和形态分布 的技术。
02
生物学凝固组织控制常用的生物技术包括基因工程、细胞工程和蛋白质工程等 。
强磁场下合金凝固过程控制及功能材料制备
强磁场下合金凝固过程控制及功能材料制备摘要近些年来关于强磁场下材料加工过程的研究取得了长足的发展和进步。
本文综述了强磁场下金属材料凝固过程控制和新材料制备的研究进展。
重点介绍了强磁场下Lorentz力、热电磁力和磁化力对熔体流动、溶质分布和组织演变的影响规律；磁力矩对磁性相的晶体取向的作用规律；磁偶极间相互作用对相排列的控制作用等。
同时，介绍了利用强磁场下的凝固方法制备MnSb/MnSb-Sb梯度复合材料和梯度磁致伸缩材料、各向异性材料等新型功能材料的研究进展。
通过强磁场控制金属材料凝固过程可以有效改善材料的微观组织，并进一步提高材料性能，这为开发新型功能材料提供新的途径。
关键词强磁场，合金，凝固，功能材料，梯度材料，各向异性材料received2017-12-14,inrevised form 2018-02-03金属材料的性能最终取决于其微观组织结构。
绝大多数金属材料制备过程中都要经历凝固的过程，凝固过程中熔体流动、溶质和相分布、固/液界面形貌演变以及晶体取向等均会对材料的微观组织结构产生显著的影响。
因此，在凝固过程中，通过对合金成分、凝固速率、温度梯度、第二相(溶质、增强相或杂质等)含量及分布等参数[1,2]进行合理的控制，从而获得理想的凝固组织结构，已经成为了提高材料性能甚至开发性能优异新材料的重要途径之一。
近几十年中，研究人员不断尝试采用多种手段对凝固过程进行控制，从而开发出如定向凝固[3～5]、快速凝固[6～8]、离心铸造[9～12]、深过冷[13,14]和外加物理场控制的凝固手段[15～20]等，不但满足了科学技术发展和工业生产的需求，也丰富了金属凝固理论。
近些年来，随着超导材料和超低温冷却技术的进步，强磁场发生技术取得了突破性的进展，磁感应强度大于2 T的稳恒强磁场的产生和应用技术日趋成熟。
因此，强磁场作用下对金属材料凝固行为的研究引起了极大的关注。
磁场对物质通常表现出2种基本作用效果，包括对导电流体产生Lorentz力作用和对物质产生的磁化作用。
第3章凝固组织
第三章铸坯凝固组织凝固组织包括两个方面：（1）宏观组织：指用肉眼观察到的铸坯内部的组织情况，通常包括晶粒的形态、大小、取向和分布等情况。
也就是针对铸坯的宏观状态而言也称为“凝固结构”、“低倍组织”和“低倍结构”。
（2）显微组织：是指借助于显微镜观察到的晶粒内部的结构形态，如树枝晶、胞状晶以及枝晶间距等。
也就是针对铸坯的微观形态而言。
也称为“金相组织”、“微观组织”。
两者表现形式不同，但其形成过程却密切相关，并对铸坯的各项性能，特别是机械性能产生强烈的影响。
第二章讨论了晶粒微观组织的形成过程，本章侧重于分析铸坯宏观组织的成因以及各种因素的影响。
在理论分析基础上，总结生产中控制铸坯结晶组织的各种有效方法。
第一节铸坯的凝固区域一．铸坯凝固的特点（1）钢属于一种合金。
钢液与纯金属的凝固特征的区别在于：①纯金属是在一个固定温度下完成凝固。
在定向凝固时，凝固前沿无过冷，凝固前沿或凝固区域为一个等温平面。
②钢是铁碳合金，钢液凝固是在一定的温度范围内完成的。
由于溶质再分配产生成分过冷，以树枝晶生长方式完成凝固。
即凝固发生在一定范围内，而不再位于一个平面内。
（2）冷却强度高：与铸造和模注工艺相比，连铸采用了强制冷却方式，冷却强度高。
即使在空冷区，铸坯的冷却强度也大于砂模铸造和模注。
（3）定向传热：在凝固过程中，采取铸坯表面冷却，从而形成了由内部向表面的定向传热方式。
从钢液内部到坯壳表面温度逐渐降低，即铸坯内外存在较大的温度梯度G。
二．凝固区域从宏观来看，定向传热使铸坯内部存在温度梯度，而合金性质决定了凝固是在一定温度范围内完成，因此铸坯在凝固过程中会存在三个区域：固相区、两相区和液相区。
如图3－18所示。
左图是平衡相图，钢液的结晶温度范围为S L T T -。
右图是正在凝固的铸坯断面，厚度为D 。
（1） 固相区：铸坯表层区域，其温度低于固相线温度S T 而成为固态，即凝固坯壳。
（2） 液相区：中心温度仍在液相线L T 以上而仍为液态钢水，即液芯；（3） 两相区：在固相区和液相区之间，温度处于液相线L T 和固相线S T 之间，呈固液共存。
2--二、焊接生产中的凝固过程控制
这里需要提出的是焊缝熔合区的 特征。所谓熔合区是指焊缝金属与 母材金属交界的地区。熔合区中存 在着严重的物理、化学不均匀性， 使整个熔合区成为接头中最薄弱的 地带。它常常是冷裂纹、再热裂纹 和脆性相的起源地。因此，焊接时 应根据母材金属选用合适的焊条金 属。
二、焊接生产中的凝固过程控制
熔焊时，焊接熔池的凝固过程 与一些铸造时液态金属凝固过程没 有本质区别，因此，它也服从凝固 理论的一般规律。但焊接熔池的凝 固过程还有自己的一些特点。
焊接时，在高温热源的作用下，母 材发生局部熔化，并与熔化了的焊丝金 属混合形成熔池，同时进行短暂而复杂 的冶金反应。当热源离开后，熔池金属 便开始了凝固。如图2-56所示。因此， 熔池具有下面一些特殊性。
3．熔池凝固组织控制
实际焊缝中，由于化学成分、板厚 和接头形式不同，不一定具有上述全部 的凝固组织形态。特别当焊接操作规范 改变时，凝固组织亦将作较大的变化。 当焊接速度增大时，焊缝中心往往 容易出现大量等轴晶； 当焊接速度较低时，主要为柱状树 枝晶。 焊接电流小时，主要是胞状晶； 焊接电流较大时，则转为极大的树 枝晶。
(3)优化焊接工艺参数 对于不锈钢这类不发生相变重结晶的 钢焊接时，在保持一定的电弧热功率的条 件下，增大焊接速度v，即降低了焊接的线 能量，可以便晶粒变细。若线能量不变， 提高焊接速度v，也可以促使晶粒细化。因 为焊接速度的提高，可使熔池在高温下停 留时间缩短，熔池温度较低，焊缝冷却速 度也提高了。对于低合金高强钢这类发生 相变重结晶的钢，应尽量采用较小的线能 量，减小熔池尺寸和过热度，同时加强焊 缝的冷却，便可避免出现粗大的柱状晶组 织。但冷却速度也不宜过高，过高会引起 焊缝和热影响区产生淬火组织，在冷却过 程中导致裂纹的发生。
液态金属加工中的凝固控制
液态金属加工中的凝固控制是一个重要环节，因为它对产品的质量和性能有着显著的影响。
通过控制凝固过程，可以确保金属材料得到充分凝固，形成良好的组织和性能。
下面将从三个方面详细介绍液态金属加工中的凝固控制。
一、温度控制在液态金属加工中，温度是影响凝固过程的关键因素之一。
为了确保金属材料充分凝固，需要对加工过程中的温度进行精确控制。
通常，通过使用水冷装置或热管理系统来调节和控制温度。
在加工过程中，温度的波动可能会对金属材料的组织和性能产生不利影响。
因此，需要定期检查冷却系统的运行状况，确保其正常工作。
二、速度控制液态金属加工中的速度控制也是至关重要的。
在金属凝固过程中，过快的加工速度可能会导致金属材料变形或产生裂纹。
因此，需要根据金属材料的性质和加工设备的性能，合理设置加工速度。
同时，在加工过程中还需要密切关注金属材料的流动情况，避免过热或过冷现象的发生。
三、冷却速率控制冷却速率是影响金属材料凝固速度和组织结构的重要因素之一。
通过控制冷却速率，可以调整金属材料的凝固过程，使其达到最佳的性能和组织。
在液态金属加工中，通常使用水冷或空气冷却等方式来控制冷却速率。
通过调节冷却水的流量或空气的压力，可以实现对冷却速率的有效控制。
此外，还可以通过调整模具的结构和形状来改变金属材料的凝固过程，以达到最佳的凝固效果。
总之，液态金属加工中的凝固控制是一个综合性的过程，需要从温度、速度和冷却速率等多个方面进行考虑和控制。
通过精确控制这些因素，可以确保金属材料得到充分凝固，形成良好的组织和性能，从而提高产品的质量和性能。
这需要操作人员具备丰富的经验和专业知识，以及对设备和材料的深入了解。
强制均匀凝固组织精确控制技术
分布均匀 ；环缝式 电磁搅拌技 术连铸过程 中的温 度梯 度减小 ，温度 场更 为均 匀 ，可 流变铸 造 出表面 质量 好 ，初 生相组 织细
小 、分 布 均 匀 的 半 固态 坯 料 。
关 键 词 ：强 制均匀 ；凝 固组织 ；精确控 制
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２４ Ｇ ４ ３
文 献 标 识 码 ：Ａ
ＸＵ Ｊ ｎ ｕ
（ ｅｅａ Ｒ ｓａｃ ｎｔｕｅｆ ｏ Ｇ ｎｒｌ ｅｅｒｈＩｓｔｔ ｏ Ｎ ｎ—Ｆ￣ ｕ ｔｌ， ｅ ｉｇ１０ ８ ， ｈｎ ） ｉ ｒ ｅｏｓ Ｍｅａ Ｂ ｉｎ ０ ０ ８ Ｃ ｉａ ｓ ｊ
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熔池凝固及控制
三、熔池结晶组织的细化
通过提高形核率和抑制晶粒长大两个方面 1．变质处理 ． 通过焊接材料向熔池加入一定量的合金元素(如 通过焊接材料向熔池加入一定量的合金元素 如
B、Mo、V、Ti、Nb等) , 作为熔池中非自发晶核的质点 从 、 、 、 、 等 作为熔池中非自发晶核的质点,从 而使焊缝晶粒细化。 而使焊缝晶粒细化。 2．振动结晶 ． 采用振动的方法来打断正在成长的柱状晶，增 采用振动的方法来打断正在成长的柱状晶，
3
2. 温差大、过热温度高 温差大、
熔池金属中不同区域 因加热与冷却速度很快， 因加热与冷却速度很快，
熔池中心和边缘存在较大的温度梯度，例如， 熔池中心和边缘存在较大的温度梯度，例如，对 于电弧焊接低碳钢或低合金钢， 于电弧焊接低碳钢或低合金钢，熔池中心温度高 达2100～2300℃，而熔池后部表面温度只有 ～ ℃ 1600℃左右，熔池平均温度为1700±100℃。 ℃左右，熔池平均温度为 ± ℃ 由于过热温度高， 由于过热温度高，非自发形核的原始质点数大为 减少，这也促使焊缝柱状晶的发展。 减少，这也促使焊缝柱状晶的发展。
6
二、熔池结晶特征
联生结晶 柱状晶生长方向与速度的变化 熔池凝固组织形态的多样性
7
1. 联生结晶
在熔池中存在两种现成固相表 面：一种是合金元素或杂质的 悬浮质点（ 悬浮质点（在正常情况下所起 作用不大）；另一种就是熔池 作用不大）；另一种就是熔池 ）； 边界未熔母材晶粒表面，非自 边界未熔母材晶粒表面， 发形核就依附在这个表面， 发形核就依附在这个表面，在 较小的过冷度下以柱状晶的形 态向焊缝中心生长， 态向焊缝中心生长，称为联生 结晶(也称外延生长 。 结晶 也称外延生长)。 也称外延生长
大晶粒游离倾向，达到细化晶粒的目的。 大晶粒游离倾向，达到细化晶粒的目的。振动方式主要有机 械振动、超声振动和电磁搅拌。 械振动、超声振动和电磁搅拌。 3．焊接工艺 ． 采用恰当的焊接工艺措施， 采用恰当的焊接工艺措施，也可改善熔池凝固
《凝固和组织控制原理》课程教学大纲
凝固和组织控制原理一、课程介绍《凝固和组织控制原理》是材料科学与工程专业（金属材料工程模块）的主要学科基础课，是研究金属凝固过程相关现象及其物理本质的专业性课程。
本课程按照理论分析-研究手段-工程控制这一主线，以金属凝固过程的物理本质及影响凝固组织的主要因素作为核心内容，开展相关教学。
本课程旨在加深学生对金属材料凝固相关现象和知识的理解和掌握，为学习后续的课程做必要的知识储备；使学生进一步认识到金属材料的重要性，激发学生开展金属材料凝固相关前沿科学研究、推进凝固相关新技术应用的兴趣和热情。
本课程所涵盖的内容包括液态金属的结构与性质、凝固热力学与动力学、凝固过程中的传热与传质、单相合金，多相合金及金属基复合材料的凝固、凝固组织的控制、凝固缺陷、凝固新技术等内容，共10章，共32学时，全部为理论教学，以期末闭卷考试形式结课。
Introduction‘The principles of solidification and microstructure control’ is a specialized course concerning phenomenon and physical essence of solidification and is as well a required course for university students whose major is materials science and engineering. The course is focusing on the physical essence of solidification and main factors that affect the solidification microstructure, and the teaching activities is organized as theoretical analysis, research techniques and engineering control. The purpose of this course is threefold: Firstly, to deepen the understandings of the students about fundamentals of solidification of metallic materials, making them ready for the subsequent other courses. Secondly, to make students recognize the importance of metallic materials and thirdly, to stimulate their interests in frontier researches and development of novel techniques in solidification of metallic materials.The content of this course includes: structures and properties ofliquid metals, thermodynamics and kinetics of solidification, heat and mass transformation during solidification, solidifications of single-phase alloys, multi-phase alloys and metallic composites, control of solidification microstructures, solidification defects and new technologies of solidification. It will take 32 theoretical lessons. The examination adopts close-book mode.课程基本信息二、教学大纲1、教学目的《凝固和组织控制原理》是面向材料科学与工程专业（金属材料工程模块）本科生的一门学科基础课程。
机械工程材料 第三章 材料的凝固.答案
具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线上，凡
成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于共
晶点以右的合
金称过共晶合
A
金。 凡具有共晶线
成分的合金液
L+
B
C
D
体冷却到共晶
温度时都将发
生共晶反应。
⑵ 合金的结晶过程 ① 含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程
在3点以前为匀晶转变，结晶出单相 固溶体，这种
根据组元数, 分为二元相图、三元相图和多元相图。
Fe-C二元相图
三元相图
一、二元相图的建立
几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是 热分析法。
二元相图的建立步骤为：[以Cu-Ni合金(白铜)为例] 1. 配制不同成分的合金，测出各合金的冷却曲线，
找出曲线上的临界点（停歇点或转折点）。 2. 将临界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。 3. 将垂线上相同意义的点连接起来，并标上相应
1、铁的同素异构转变
铁在固态冷却过程中有两次 晶体结构变化，其变化为：
1394℃
912℃
-Fe ⇄ -Fe ⇄ -Fe
-Fe、 -Fe为体心立方结构(BCC)，-Fe为面心立方 结构(FCC)。都是铁的同素异构体。
-Fe
-Fe
2、固态转变的特点 ⑴形核一般在某些特定部
相图被两条线分为三 个相区，液相线以上 为液相区L ，固相线以 下为 固溶体区，两 条线之间为两相共存 的两相区（L+ ）。
L
液相线 L
+
固相线
Cu
成分（wt%Ni）
Ni
A portion of the copper-nickel phase diagram for which compositions and phase amounts are determined at point B
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600
固液两相区 宽度较窄
548
T(℃ ）
C2
C1
X 2
固液两相区宽
Al
度较宽
固液两相区宽度将对凝固时液相补缩的影响
金属凝固原理
X 1
Cu
凝固动态曲线
在凝固件横断面处设置
热流
温度传感器测定冷却曲线，
方向
即温度-时间曲线。据不同
断面的冷却曲线，结合该合
金的相图，便可以绘出凝固
件断面液相线-固相线与凝
金属凝固原理
Wizke等及Lipton等的研究 表明，液相流动对凝固界 面前的液相成分过冷度的 形成具有重要影响，而该 过冷度则是决定等轴晶形 成的关键因素，可作为柱 状晶向等轴晶转变的判据。
3. 等轴晶的形核
（1）型壁处的晶粒游离
合金的浇注过热度对游 离晶的形成具有决定性 的影响
液态金属在铸型型壁的激冷作用下依附型壁形核，这些晶粒在长大过 程中由于根部溶质的富集产生根部“缩颈”现象，并在流体的机械冲刷和 温度反复波动的热冲击下，自型壁脱落形成游离晶。
随着熔体的不断冷却，由于生核及晶粒游离、枝晶熔断 等在柱状晶前沿产生大量等轴晶，并形成内部等轴晶区。
Southin认为内部等 轴晶区的形成不仅要 求界面前方存在有等 轴晶的晶核，而且还 要求这些晶核长到一 定的大小，并形成网 络以阻止柱状晶区的 生长。
2020/1/31
Fredriksson等人则 认为内部等轴晶区的 产生是由一部分游离 晶的沉淀和一部分游 离晶被侧面生长着的 柱状前沿捕获后而形 成的。
2020/1/31
金属凝固原理
4. 铸件凝固组织形态的控制
凝固组织形态的控制主要是晶粒形态和相结构的控制。相结构在很大程 度上取决于合金的成分，而晶粒形态及其尺寸则是由凝固过程决定的。
晶粒形态的控制是凝固组织控制的关键，其次是晶粒尺寸。
柱状晶比较粗大，晶界面积小，并且位向一致。因而其性能具有明显的方 向性：纵向好，横向差。此外，其凝固界面前方常汇集有较多的第二相杂质， 特别是当不同方位的柱状晶区相遇而构成晶界时大量夹杂与气体等在该处聚集 将导致铸件热裂，或者使铸件在以后的塑形加工中产生裂纹。
TL TS S+L L
S
T
S+L S
TL
T
TS
S S+L S
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逐层凝固
金属凝固原理
糊状凝固
2. 铸件的典型凝固组织与形成过程
表面细晶粒区。它是紧靠型 壁的一个外壳层，由紊乱排 列的细小等轴晶所组成；
表面细晶区
内部等轴晶区
柱状晶区。由自外向内沿着 热流方向彼此平行排列的柱 状晶所组成；
铸件凝固过程中的温度分布与凝固方式
金属凝固原理
2．金属或合金的凝固方式
金属或合金在铸型中凝固时,可以分为液相区、固相区和 液固两相区三个区域。
液相区
液固两相区
△X
固相区
铸型
金属或合金凝固分区示意图
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金属凝固原理
固液两相区较窄时－呈现强烈的逐层凝固特点；
固液两相区较宽时－逐层凝固特征不明显，呈现糊状凝固特点， 造成液相补缩困难。
（2）枝晶熔断
液相流动对枝晶熔断具有重要影响
枝晶生长过程中，在树枝晶各次分枝的根部同样会由于溶质富集产生
“缩颈”现象，并在液流冲刷和热波动的作用下发生熔断、脱落，形成自
由晶体。
人为地进行表面振动有
（3）表面凝固和“晶雨”的形成
利于“晶雨”的形成
表面形成的晶核由于密度比液体大而下沉，另外液相的流动和表面的 扰动会带动表面形成的晶核下落形成“晶雨”。
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金属凝固原理
第二节 等轴晶的晶粒细化
细化晶粒的主要途径：
①控制传热条件促进熔体生核； ②添加晶粒细化剂，即向液态金属中引入大量形核能力很强 的异质晶核，达到细化晶粒的目的； ③采用机械搅拌、电磁搅拌、铸型振动等力学方法，促使枝 晶折断、破碎，使晶粒数量增多，尺寸减小；
④提高冷却速率使液态金属获得大过冷度，增大形核速率； ⑤去除液相中的异质晶核，抑制低过冷度下的形核，使合金 液获得很大过冷度，并在大过冷度下突然大量形核，获得细小 等轴晶组织。
第五章 铸件凝固组织控制
• 铸件凝固组织的形成 • 等轴晶的晶粒细化 • 凝固组织中的偏析及其控制 • 凝固收缩及其控制 • 半固态金属的特性及半固态铸造
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金属凝固原理
第一节 铸件凝固组织的形成
1．凝固条件与晶体生长方式
平界面
等轴晶
柱状晶
等轴晶
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(a)
(b)
(c)
(d)
金属及合金的凝固方式
金属及合金的凝固方式并不唯一取决于相图，它还与凝固时的温度 梯度相关。
糊状凝固
逐层凝固
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工业纯铝铸件断面的凝固动态曲线 a)砂型铸造b)金属型铸造
金属凝固原理
影响凝固方式的因素
凝固方式一般由合金固液相线温度间隔和凝固件断面温度梯度两 个因素决定。凝固温度间隔大的合金倾向于糊状凝固；反之倾向于逐 层凝固
内部等轴晶区。由紊乱排列 的粗大等轴晶所组成。
柱状晶区
铸件典型凝固组织
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金属凝固原理
当液态金属浇入温度较低的铸型中时，型壁附近熔体由 于受到强烈的激冷作用而大量生核加上型壁晶粒脱落、枝晶 熔断和晶粒增殖等各种形式的晶粒游离过程，在铸型表面形 成了无方向性的表面细等轴晶组织。
一旦型壁晶粒互相连接而构成稳定的凝固壳层，处在凝 固界面前沿的晶粒便开始向内生长，在垂直于型壁的单向热 流的作用下，那些择优生长方向与热流方向平行的枝晶，生 长速度快，逐步淘汰取向不利的晶粒而发展成柱状晶组织。
固时间的关系----凝固动态
曲线。
由凝固动态曲线可以看 出合金在凝固件中的凝固方 式。
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金属凝固原理
热流 方向
x
⑥ ⑤ ④ ③ ② ①
T(℃ ）
60 0
TL
Ts 54
8
C u A l
铸件凝固动态曲线的绘制
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金属凝固原理
a)铸件断面的温度-时间曲线b)凝固动态曲线c)某时刻的凝固状态
等轴晶区的界面积大，杂质和缺陷分布比较分散，且各晶粒之间位向 也各不相同，故性能均匀而稳定，没有方向性。其缺点是枝晶比较发达，显 微缩松较多，凝固后组织不够致密。等轴晶细化能使杂质和缺陷分布更加分 散，从而在一定程度上提高各项性能。一般说来，晶粒越细，其综合性能就 越好，抗疲劳性能也越高。
基于上述原因，大多数情况下希望获得较多的甚至是全部细小的等轴晶组 织。晶粒形态的控制主要是通过形核过程的控制实现的。促方法等。