影响不锈钢柱状晶发展程度的主要因素

铸锭的组织与其工艺性能和机械性能有密切的关系.表面细晶层具有较好的机械性能,也比较致密。但是这一层往往是很薄的,它只对于某堂薄壁铸件的机械性能起到一定的作用.对于柱状晶层,往往在两排相对生长的柱状晶相遇的接合面上存在着脆弱区。例如在铸锭横截面上的对角线处或穿晶组织的接合面处都是这种脆弱区,这个接合面上常有低熔点杂质及非不锈钢夹杂物积聚,在锻压(轧制)加工时容易沿该接合面开裂.但是也有一些塑性很好的有色不锈钢(如铜、铝等),希望在铸锭中得到柱状晶,这时可改善铸锭的致密性而锻压工艺性并不恶化,因为柱状晶组织对铸锭的锻压性能有重大的影响,因此了解影响柱状晶发展的因素是十分必要的。从前面对柱状晶成因的分析可以知道,柱状晶要能够顺利生长,必须在过冷液相中不形成新的晶核,各种因素对柱状晶发展程度的影响也应从这方面来考虑,影响柱状晶发展程度的主要因素如下:

锭模冷却能力:冷却能力愈大则浇注以后在液相中的内外温度坡度愈大,这就使得处于固相前沿的过冷液体层变得更薄,因而在此过冷液相薄层中也愈不易生核,柱状晶愈易发展.浇注温度:浇注温度愈高也使液相中的温度坡度愈大,柱状晶愈发展。液态不锈钢过热程度愈大,非自发晶核的数目就愈少,这也减少了过冷液相中成核的可能性,促进了柱状晶发展.任何促进成核的处理都会减弱柱状晶的发展,如人工制造非自发晶核(变质处理),用机械振动或超声波来促进成核等都明显地减少柱状晶层厚度甚至可以消除柱状晶层。

铸锭组织的缺陷不锈钢铸锭的结晶组织除了具有上述特点之外,往往还存在着各种铸造缺陷,主要的缺陷如下:缩孔和蔬松除了SbBi外,所有的不锈钢凝固时都发生体积收缩,铸锭结晶时,对于先凝固的部分,其体积收缩可由尚未凝固的液体来补充,而最后凝固的部分,其体积收缩得不到补充而且在它凝固之前还对铸锭其它部分起了补缩作用,因此,整个铸锭凝固时的体积收缩都集中在最后凝固的部位.大口径厚壁管一般在铸锭顶部加一个保温冒口,冒口部分散热慢最后凝固而把缩孔集中在冒口中,在压力加工时将其切除.除了集中的缩孔以外,铸锭中往往还存在着细小的空隙——疏松,疏松多发生于铸锭中心树状晶较发达的部位(也就是在粗大等轴晶区域).当树状晶很发达时,树状晶轴间最后的微小体积往往与其它区域的液相隔绝,得不到补缩而形成疏松.在压力加工时,疏松一般可以焊合。

气泡溶解于液体不锈钢中的气体,在不锈钢凝固时,因气体在固态不锈钢中溶解度较低而部分地析出,形成气泡.来不及上浮至液面的气泡就遗留在铸锭中(由于不锈钢凝固时发生的某些化学反应也可形成气泡,如后面要讲到的沸腾钢就是如此).铸锭内部的气泡在压力加工时一般可以焊合,但是,对于那些靠近铸锭表面的皮下气泡,在轧制时往往造成起皮和裂纹等缺陷,除此以外,铸锭和铸件中往往还存在着各种类型的偏析(化学成分的不均匀)。http://www.gbt14976.com/

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