冷却速度对AlCuFe准晶材料铸态组织的影响
控制铸锭组织的原理
控制铸锭组织的原理
控制铸锭组织的原理主要包括两个方面：凝固过程控制和热处理控制。
1. 凝固过程控制：通过控制铸锭的冷却速率和凝固过程中的温度梯度，可以影响铸锭的组织形貌和尺寸，从而实现对铸锭组织的控制。
具体而言，包括以下几个方面：
- 控制冷却速率：冷却速率的快慢会影响到铸锭凝固过程中的晶粒尺寸和凝固结构。
通过调整冷却介质的温度、流速等参数，可以控制铸锭的冷却速率，从而达到对组织的控制。
- 控制温度梯度：铸锭凝固过程中的温度梯度会影响到凝固界面的形貌和晶粒生长方向。
通过调整冷却介质的温度分布和气流流速等参数，可以控制温度梯度的大小和方向，从而实现对组织的控制。
2. 热处理控制：通过在铸锭凝固后进行热处理，可以改变铸锭的晶界和晶内组织，从而进一步控制铸锭的组织。
具体而言，包括以下几个方面：- 固溶处理：在高温下将合金中的溶质溶解到基体中，然后通过快速冷却固定晶体格子位置，使得溶质原子固溶在基体晶格点上，从而调整晶格结构和晶粒尺寸。
- 淬火处理：在高温下加热铸锭，然后迅速冷却，通过快速淬火固定晶体格子位置，从而产生细小的晶粒和高强度的组织。
- 回火处理：在高温下加热铸锭，然后在适当温度下保持一段时间，使得残余应力得以释放和晶粒尺寸得到调整，从而改善铸锭的力学性能。
综上所述，控制铸锭组织的原理主要包括凝固过程控制和热处理控制，通过调整凝固过程中的冷却速率和温度梯度，以及进行热处理，可以实现对铸锭组织的精确控制。
合金工具钢的冷却速度对显微组织和力学性能的影响
合金工具钢的冷却速度对显微组织和力学性能的影响合金工具钢是一种重要的材料，广泛应用于制造业领域，特别是用于制造各种切削工具和模具。
其显微组织和力学性能对产品的质量和使用寿命有着重要的影响。
而冷却速度作为工艺参数之一，在热处理过程中对合金工具钢的组织和性能具有不可忽视的影响。
冷却速度是指材料从高温状态冷却到室温的速率。
合金工具钢的冷却速度对其显微组织和力学性能产生较大影响，主要表现在以下几个方面。
首先，冷却速度对合金工具钢的晶粒尺寸和组织成分分布有着明显的影响。
在快速冷却过程中，可以有效地抑制相变和晶粒长大，使得合金工具钢的显微组织变得细小、均匀。
相比之下，慢速冷却会导致晶粒长大，组织成分分布不均匀。
细小均匀的晶粒可以提高合金工具钢的硬度和韧性，使其具有更好的耐磨性和抗冲击性。
其次，冷却速度对合金工具钢的相组成和相形貌有着显著影响。
不同的冷却速度会导致合金工具钢中的相发生改变。
以钢中最常见的碳化物为例，快速冷却可以使其形成细小的分散碳化物，提高合金工具钢的硬度和韧性。
而慢速冷却则会使碳化物聚集成较大的颗粒，影响合金工具钢的力学性能。
此外，冷却速度还对合金工具钢的残余应力和变形有影响。
快速冷却会产生较大的冷却应力，容易引起合金工具钢的裂纹和失真。
慢速冷却则可以减小残余应力和变形的发生。
因此，在实际应用中，需要对冷却速度进行合理控制，以避免冷却引起的问题。
最后，冷却速度对合金工具钢的淬火效果和硬化能力也有直接影响。
淬火是一种常用的热处理工艺，通过快速冷却来改善合金工具钢的硬度和强度。
合适的冷却速度可以使合金工具钢中的奥氏体转变为马氏体，从而提高硬度。
然而，过快或过慢的冷却速度都会影响淬火效果，导致硬度的下降或者变形的发生。
综上所述，合金工具钢的冷却速度对显微组织和力学性能有着重要的影响。
快速冷却可以使显微组织细小均匀，提高硬度和韧性；而慢速冷却则会导致晶粒长大，影响力学性能。
冷却速度还会影响合金工具钢的相组成和形貌，以及残余应力和变形的发生。
热处理中冷却速度对晶粒度的影响
热处理中冷却速度对晶粒度的影响正火细化晶粒与冷却速度无关？的帖子。
里面大多认为细化晶粒在冷却上，冷却快，形核多从而细化。
那么如果加热时形成的是粗晶，只要在冷却速度上加快，也能细化吗？个人觉得在加热时就形成了粗晶（即发生了过热）那么在随后的冷却时不会细化晶粒。
要想消除过热组织只有从新加热到合适温度从新奥氏体化正火或者进行球化退火处理。
加热时细化的晶粒指的是奥氏体晶粒；冷却时细化的晶粒指的是奥氏体分解产物的晶粒。
我们要关心和评价的晶粒指的是前者。
“晶粒度”概念中的晶粒通常指的也就是奥氏体晶粒。
所以热处理中冷却速度对晶粒度无影响。
本人认为正火奥氏体化温度的高低决定了奥氏体晶粒的大小，其在冷却过程中，发生珠光体转变，形核核心一般都在晶界，奥氏体晶粒大，在相同的冷却速度下，形核核心就少，转变产物晶粒相对就大，正火的冷却能力有限，所以大精力的奥氏体形成的珠光体晶粒也大，如果在此情况下增加冷却速度，就会增加奥氏体和珠光体自由能差，增加转变动力，形核率增加，转变产物的晶粒会有一定的细化。
实践没试过，理论上应该这样冷却速度与晶粒度（奥氏体晶粒度）有没有关系，要用理论去分析，而不是仅凭感觉。
正火经风冷、雾冷后，比静止空气冷却的性能好，跟奥氏体晶粒度是没有关系的，但跟奥氏体分解产物有关系。
正火冷却速度的快慢可以影响珠光体量的多少以及其层片间距的大小，从而影响最终的力学性能。
至于提高冷速从而提高新相的形核率进而细化新相晶粒，正如6楼李双喜先生所言，理论上是可以的，但不知实际上有多大效果淬火、正火、退火冷却速度不能改变奥氏体晶粒度，楼上的说法是对的。
冷却中组织转变也就是一个形核与长大的过程冷却快形核率高，同时形核是一个在冷却过程中不断进行，比如马氏体转变在奥氏体冷却至MS点以下，立即以很快速度形成一定数量的马氏体，这个时候如果不继续降温马氏体量并不会明显增多。
只有继续在冷却的过程中马氏体才能继续在形成。
这个定律我们在轴承等温马氏体淬火中就利用到了。
铸铝为变形原因
铸铝为变形原因
铸铝在制造过程中可能出现变形的原因有很多，其中一些常见的原因包括：
1. 温度不均匀：铸铝过程中，如果温度分布不均匀，可能导致冷却速度不同，从而引起变形。
快速冷却会导致部分区域收缩迅速，而其他区域仍在冷却，产生内部应力，最终引起变形。
2. 冷却速度过快：铝合金冷却速度过快会导致结晶组织不均匀，从而引起收缩不均匀，导致零件变形。
3. 冷却不足：如果冷却不足，铸铝可能在处理过程中处于高温状态过长，这可能导致材料软化，再次加工过程中容易发生变形。
4. 设计问题：零件的设计也可能导致变形。
例如，如果零件结构不合理或者壁厚不均匀，可能会在冷却时产生不均匀的收缩，引起变形。
5. 模具问题：模具制造或使用中可能存在问题，如模具结构设计不合理、材料强度不够、冷却系统故障等，都可能导致铸件变形。
6. 材料问题：铝合金材料的成分和质量问题也可能导致变形。
不同成分的铝合金在冷却过程中的行为可能不同，导致变形。
7. 加工压力不均匀：在铝合金铸造过程中，如果施加的加工压力不均匀，可能导致零件的变形，尤其是在加工过程中产生的内部应力。
为了减少铸铝零件的变形，需要在设计、材料选择、工艺控制和模具制造等方面进行精心规划和管理。
优化铸造工艺，控制合适的温度、压力和冷却速度，选择合适的材料和模具结构，都有助于减少铸铝零件的变形。
铸造工艺对铸件组织和性能的影响研究
铸造工艺对铸件组织和性能的影响研究近年来，随着工业的不断发展，铸造工艺在各个行业的应用越来越广泛。
铸造工艺作为一种重要的金属成型方式，不仅能够实现复杂形状和大批量生产，而且还能够在一定程度上改善材料的物理和力学性能。
因此，铸造工艺对铸件组织和性能的研究变得尤为重要。
首先，铸造温度是影响铸件组织和性能的关键因素之一。
在铸造温度过高的情况下，铸件会产生过多的气孔、夹渣等缺陷，从而降低了材料的强度和韧性。
而在铸造温度过低的情况下，又容易导致铸件表面发生冷凝现象，使材料的结晶度不足，影响其力学性能。
因此，在制定铸造工艺时，需要根据具体材料的熔点和热传导特性来选择合适的铸造温度，以保证铸件的组织和性能达到最佳状态。
其次，铸造压力和浇注速度也是影响铸件组织和性能的重要因素之一。
在铸造压力较大的情况下，熔融金属能够填充模具中的空腔更加充分，从而减少了气孔和夹渣等缺陷的产生。
此外，适当增加浇注速度也能够增加铸件的致密性，提高其力学性能。
因此，在制定铸造工艺时，需要根据具体材料的流动性和凝固特性来确定合理的铸造压力和浇注速度。
此外，铸造工艺中的冷却速度也会对铸件的组织和性能产生重要影响。
较快的冷却速度有助于减少材料的晶粒尺寸和晶界呈角度，从而提高了材料的强度和韧性。
同时，适当的冷却速度还能够减少铸件内部的应力，减轻可能导致铸件开裂的因素。
因此，在冷却过程中，需要通过合理的冷却介质和冷却温度来控制冷却速度，以实现对铸件组织和性能的调控。
最后，铸造工艺中的除渣和退火处理也对铸件的组织和性能具有重要影响。
除渣可有效地去除铸件中的夹杂物和氧化物，从而提高了材料的致密性和强度。
而退火处理则通过加热材料并进行适当的冷却，使其内部的晶粒重新排列，消除应力和晶界势能，从而改善材料的塑性和韧性。
因此，在铸造工艺中，除渣和退火处理是不可或缺的工序，能够有效地改善铸件的组织和性能。
综上所述，铸造工艺对铸件组织和性能具有显著的影响。
适当选择铸造温度、铸造压力和浇注速度，合理控制冷却速度，以及进行除渣和退火处理，都能够改善铸件的组织和性能，使其更好地满足实际使用要求。
冷却速率对金属结构与性能的影响研究
冷却速率对金属结构与性能的影响研究金属是人类社会发展中不可或缺的重要材料之一，其结构和性能对于制造领域起着至关重要的作用。
而冷却速率作为一种金属处理技术，对金属结构与性能有着重要的影响。
本文将阐述冷却速率对金属的晶体结构和力学性能的影响，并介绍一些相关的研究成果。
冷却速率对金属晶体结构的影响冷却速率直接决定了金属的凝固过程。
当冷却速率较快时，金属的晶体结构往往较为致密，晶粒尺寸小，而当冷却速率较慢时，则会形成较粗大的晶粒。
这是因为较快的冷却速率能够阻碍晶体的生长，使其无法充分发展。
此外，冷却速率还会影响金属中的相变。
在特定的温度范围内，快速冷却可促使相变的发生，从而产生不同的晶体结构。
冷却速率对金属力学性能的影响金属的力学性能包括强度、韧性、硬度等指标。
冷却速率会对这些性能产生重要影响。
一般来说，较快的冷却速率有助于提高金属的强度和硬度，这是因为快速冷却可以抑制晶体的生长，晶界的数量也更多，从而形成了更多的位错和硬化相。
而当冷却速率较慢时，金属晶体结构中的缺陷更少，晶粒较大，使得金属具有较好的韧性和延展性。
冷却速率对金属耐腐蚀性的影响除了对金属的晶体结构和力学性能有影响外，冷却速率还会对金属的耐腐蚀性能产生重要的影响。
通常情况下，较快的冷却速率能够提高金属的耐腐蚀性，这是因为快速冷却可以减少晶界的氧化和贫化现象，从而减缓了金属的腐蚀过程。
冷却速率对金属相变的影响冷却速率对金属的相变有着重要的影响。
在金属的凝固过程中，相变现象不可避免地发生。
当冷却速率适中时，可以有利于产生细小的相变产物，从而提高材料的性能。
然而，如果冷却速率过快或过慢，可能会导致相变的偏离或延迟，从而影响材料的性能。
最新研究成果近年来，随着科技和材料科学的不断发展，对冷却速率对金属结构与性能的影响进行了深入研究。
研究人员通过优化冷却过程参数，如温度控制、冷却介质选择等，可以精确地控制金属的结构和性能。
此外，利用先进的材料表征和数值模拟方法，研究人员还对冷却速率与金属微观结构之间的关系进行了更加细致的研究，为金属材料的优化设计提供了理论依据。
冷却速度和浇注温度对Al-5Ti-C细化纯铝凝固组织的影响
将其用 于细化工业纯铝 ，通过改变凝 固冷却 速度和熔体 浇注温度 ，研 究 Ａ１ — ５ Ｔ ｉ — Ｃ合金对纯铝凝 固组织的细化规
律 。希望对于进 一步 充实 Ａ １ ． Ｔ ｉ ． Ｃ合金细化机理研 究， 指 导 Ａ１ ． Ｔ ｉ ． Ｃ合金在 铝及其 合金细化 方面 的工业应 用实践
ＮＯＮＦ Ｅ ＲＲ ０ ＵＳ ＭＥ Ｔ ＡＬ Ｓ Ｅ ＮＧｌ ＮＥＥ ＲＩ ＮＧ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ — １ ７ ４ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ０ ５
冷却速 度和浇注温 度对 Ａ １ － ５ Ｔ ｉ － Ｃ 细化纯铝凝 固组 织的影 响
某些情 况下 ， Ａ１ ． Ｔ ｉ — Ｃ 比 Ａ１ 一 Ｔ ｉ — Ｂ具 有 更 好 的 细 化 效 果 ， 因 此， Ａ１ ． Ｔ ｉ — Ｃ 合 金 被 认 为 是 一 种 有 良好 应 用 前 景 并 受 到 关 注 的 晶粒 细 化 剂 。
１ 实验 方 法
以铝粉（ ９ ９ ． ６ ％） 、 钛 粉（ ９ ９ ． ３ ％） 、 炭粉 （ ９ ９ ． ８ ％） 为主要 原 料， 经球磨混合冷 压成预制块 ， 在７ ８ ０℃的纯铝熔体 中热 爆 反 应 ， 通 过 添 加 精 炼 剂 和 利 用 多 层 陶瓷 过 滤 网对 合 金
基金 项 目： 国家 自然科 学基金资助 项 目 （ ５ ０ ９ ６ ５ ０ １ ２ ） ； 甘 肃省 自然科学基 金资助项 目（ １ ３ ０ ８ ＲＪ Ｚ Ａ２ ９ １ ） ； 甘肃省青年 科技基 金资助 项 目（ １ ３ ０ ８ Ｒ Ｊ ＹＡ０ ８ ８ ）
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ． ０ ９ — ０ ９
冷却速度对Mg_2Si增强过共晶Al_Si合金组织与性能的影响
t = A (ΔT) - n 式中 A 与 n 为常数 。计算回归曲线得其方程为 :
t = 76. 767 (ΔT) - 2. 1006 当液态金属冷却速度增大 ,过冷度增大 ,形核数目 增加 ,晶粒得到细化 ,等轴晶区扩大 ,当增加到一定程 度时 ,得到完全的等轴晶组织 。 文献[ 8 ]指出 ,冷却速度是影响基体凝固组织的主 要因素 。因为冷却速度的大小 ,将影响液态合金的过 冷度的大小 ,从而影响到液态合金的形核率 ,最终影响 到基体组织晶粒尺寸的大小 。根据液态金属凝固理论 可知 ,金属结晶的实际过冷度不是固定的 ,而是随着冷 却速度的减小而减小 。晶核的临界半径随过冷度的减 小成反比的增加 。随过冷度的减小 ,液相中可作为自 发晶核的晶胚数目逐渐减少 ,因而结晶后的晶粒也逐 渐粗化 。 另外 ,由于铸造时冷却速度较快 ,铸锭或铸件不可 能得到完全平衡状态 。从图 1 ( b) ～ ( d) 看 ,冷却速度 对过共晶 Al2Si 合金初晶 Si 粒度的影响较大 。通常 , 冷却速度越大 ,凝固速度越大 ,共晶 Si 的相间距越小 , 共晶 Si 越细小 ,即组织越细 。因为 ,过共晶 Al2Si 合金 的结晶温度范围较宽 ,如果冷却速度不够 ,液相中的初 晶 Si 有条件充分生长 ,在此情况下 ,即使经过细化变 质处理 ,初晶 Si 细化效果也不好 。 2. 2 冷却速度对稀土变质处理效果的影响 稀土变质剂的不足之处是对冷却温度敏感[9] ,冷 却速度快 , 变质效果好 , 当冷却速度低于 32 ℃/ min 时 ,则变质作用不足 。张启运曾认为 Y 不能使 Al2Si 共晶合金变质[10] ,但是 ,在他随后的实验中 ,由于提高 了冷却速度也收到了一定的变质效果 。实验结果表 明 ,冷却速度影响着变质处理效果 ,即变质剂都必需在 一定冷却速度下才具有变质能力 ,这一定变质冷却速 度称为“变质临界冷却速度 Vc”。Pr 具有中等变质能 力 ,其 Vc ≤70 ℃/ min ,如果体系冷却速度低于此值 , 变质元素无论浓度多大均不能产生变质作用 ,即在较 低冷却速度下 ,即使变质剂加入量远远超过正常变质 含量时 ,仍然得不到变质组织 ,如图 1 ( b) 所示 。当冷 却速度比较低时 ,经变质细化处理后的增强相体积分 数比未经变质细化处理的高 ,例如 : M1 中 Mg2 Si 体积 分数 约 为 14. 6 % , 而 M0 中 Mg2 Si 体 积 分 数 约 为 12. 7 % ;当冷却速度比较高时 ,经变质细化处理后的增 强相体积分数则比未经变质细化处理的低 ,如 M3 中 增强相 Mg2 Si 体积分数约为 10. 9 %。同时 ,当 Mg2 Si 体积分数急剧降低时 ,Mg2 Si 颗粒的平均粒径也显著 降低 。 金相组织观察表明 ,稀土变质处理对在金属型
冷却速度及铝含量对锌合金组织及硬度的影响
３．１ 微观组织 初生 α相具有很强的枝晶生长倾向。对于含
铝量较高的锌基合金（ Ａｌ≥３０％ ） ， 在凝固的 中后 期， 整个凝固区域内的剩余合金液将被高度发展 的树枝晶分割为互不沟通的小熔池 （ 如图 ２ 中 ３０％Ａｌ，Ⅰ区 的 箭 头 所 指 ） ， 这 些 小 熔 池 得 不 到 及 时的补缩就会形成缩孔。随着合金中铝含量的提 高， 更多的树枝晶分割使得共析相更加细化， “熔
［３］ 冯建情，曾建明，邹勇志， 等．含铝量对锌基合金力学性能的 影 响［Ｊ］．热加工工艺，２００４，（ ５） ： ８－１０．
［４］ 倪 锋，张 柯 柯，侯 平 均 ， 等．钛 、锆 变 质 处 理 对 高 铝 锌 合 金 凝 固 特性的影响［Ｊ］．热加工工艺，２００１， （ ４） ： ６－８．
１２
图 １ 楔形试样尺寸 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ｗｅｄｇｅ－ｆｏｒｍｅｄ ｓａｍｐｌｅ
至 ９０℃的楔形模具中， 所得试样尺寸如图 １ 所示。 对于楔形试样， 沿 ｚ 轴方向由上到下凝固速
度不同， 从而获得不同的冷却速度。将试样沿 ｚ 轴 方向平均分为 ８ 个区域， 从上部到下部的尖端依 次命名为Ⅰ区、Ⅱ区、……、Ⅷ区， 然后对其进行粗 磨、细磨和抛光， 采用 ５％ 硝酸水溶液腐蚀制成金 相 样 品 。 采 用 配 备 ＣＣＤ 图 像 采 集 系 统 的 Ｎｉｋｏｎ
果表明， 合金的二次枝晶臂间距随冷却速度的增加明显减小； 而合金的硬度主要与其中铝含量有关， 且随铝含量
的增加而增大。
关键词： 高铝锌基合金； 冷却速度； 显微硬度
中图分类号： ＴＧ１４６
文献标识码： Ａ
文章编号： １００１－３８１４（２００７）１６－００１０－０３
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｒａｔｅ ａｎｄ Ａｌ Ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｎ Ｍｉｃｒ ｏｓｔｒ ｕｃｔｕｒ ｅ ａｎｄ Ｈａｒ ｄｎｅｓｓ ｏｆ Ｚｎ－ｂａｓｅｄ Ａｌｌｏｙ
电磁铸造冷却速度对铸锭质量的作用规律
第2期2021年4月No.2April，2021在电磁模铸过程中，冷却速度会直接影响合金熔体中的温度场分布和磁场的作用时间，同时，对铸锭的表面质量和缩孔缩松现象有严重影响。
不同的冷却速度会影响磁场的作用效果，因此，探讨冷却条件对于电磁模铸工艺的影响是很有必要的[1]。
据相关文献可知[2-3]，在合金凝固的过程中施加行波磁场，熔体的黏度随固相率的增加而增加，特别是当固相率超过某一临界值时，熔体的黏度开始迅速增加。
凝固过程中，熔体的固相率由液固两相体的温度决定，可以通过Scheil 方程，将温度换算成固相率的函数。
在熔体凝固过程中，冷却速度随着熔体温度降低，这种关系函数随之发生改变。
在凝固过程中，随着温度的降低，熔体的固相率不断增加，当固相率达到0.4时，熔体的黏度将急剧增加，下式为黏度f s 和固相率之间的关系：ηa =Aexp （Bf s ）η，式中：A ，B 均为系数。
合金熔体黏度的大小决定于熔体中固相率的大小，而合金熔体固相率的大小又与熔体内部的温度息息相关。
由此可知，在凝固过程中，合金熔体的冷却速度会严重影响行波磁场对于铸锭凝固过程的控制和改善作用，进一步影响行波磁场对于产品质量的改善效果。
因此，探讨冷却条件对于电磁模铸工艺的影响是很有必要的。
1 实验方法本实验选用的铝锭为Al-5%Cu 合金，该合金是一种固溶型合金，常温下，由α相和析出的CuAl 2共同组成。
实验分别研究了空冷条件下（0.28 K/s ）、水冷条件下（0.47 K/s ）以及快速冷却条件下（0.78 K/s ）磁场对于铸锭质量的影响。
试样宏观组织图片如图1所示。
本实验微观组织的观察方法如下：将图1的宏观组织的试样切成如图1方框所示的上、中、下3块区域。
将这3块小样经过400#、800#、1200#、1500#、2000#、2500#和3000#砂纸水磨，然后用1 μm 的抛光剂在MP-2C 金相试样磨抛机上抛光，用酒精清洗干净后，先用稀盐酸（1%HCl 溶液）简单擦拭试样表面，去除试样表面氧化膜，再采用科尔试剂，对试样表面进行腐蚀，腐蚀时间为5~10 s ，腐蚀完毕后，迅速用酒精清洗并吹干。