純金屬的鑄錠組織的形成？鑄錠組織的形成
鑄錠凝固過程中，由于表面和中心冷卻條件不同，因此鑄錠的組織是不均勻的。如
圖鑄錠剖面組織示意圖。其組織由外向內(nèi)明顯分為三個晶區(qū)：表層細(xì)晶區(qū)，柱狀晶區(qū)，中心等軸晶區(qū)。
1—表層細(xì)晶區(qū) 2—柱狀晶區(qū) 3—中心等軸晶區(qū)
表層細(xì)晶區(qū)：當(dāng)將鋼水澆注到錠模以后，由于模壁的溫度較低，和模壁接觸的鋼液受到激冷，造成較大的過冷度，形成大量的晶核，同時模壁也有非自發(fā)形核核心的作用。結(jié)果，在金屬的表層形成一層厚度不大、晶粒很細(xì)的細(xì)晶區(qū)。
表層細(xì)晶區(qū)的晶粒十分細(xì)小、組織致密，力學(xué)性能好。但純金屬鑄錠表層細(xì)晶區(qū)的厚度一般都很薄，對整個鑄錠性能的影響不是很大。而合金鑄錠一般具有較厚的表層細(xì)晶區(qū)。
柱狀晶區(qū)：細(xì)晶區(qū)形成的同時，模壁溫度升高，使剩余液體金屬的冷卻速度降低，同時，由于表層結(jié)晶時釋放結(jié)晶潛熱，使細(xì)晶區(qū)前沿的液體過冷度減小，形核速度降低，但晶核繼續(xù)生長。由于垂直模壁的方向散熱速度*快，那些晶軸垂直于模壁的晶核就會沿著與散熱方向相反的方向迅速向液體金屬中長大，而晶軸與模壁斜交的晶核長大受到限制，結(jié)果獲得柱狀晶粒區(qū)。
在柱狀晶區(qū)，晶粒彼此間的界面比較平直，氣泡縮孔很小，組織比較致密。而柱狀晶的交界面處的低熔點雜質(zhì)或非金屬雜質(zhì)較多，形成明顯的脆弱界面，在鍛造、軋制時易沿這些脆弱面形成裂紋或開裂。生產(chǎn)上，對于不希望得到柱狀晶的金屬，通常采用振動澆注或變質(zhì)處理等方法來抑制柱狀晶的擴展。但柱狀晶區(qū)的性能有明顯的方向性，沿柱狀晶晶軸方向強度高，對于那些主要受單向載荷的機械零件，例如汽輪機葉片，柱狀晶是比較理想的，一般采用提高澆注溫度、加快冷卻速度等措施，都有利于柱狀晶的發(fā)展。
中心等軸晶區(qū)：隨著柱狀晶區(qū)的發(fā)展，剩余液體金屬的冷卻速度很快降低，溫差也越來越小，散熱方向變得不明顯，處于均勻冷卻狀態(tài)。此外，由于液體金屬的流動，將一些未熔雜質(zhì)質(zhì)點推向鑄錠中心，或柱晶上的小分枝被沖斷而漂移到鑄錠中心，它們都能成為剩余液體金屬結(jié)晶晶核，這些晶核由于在不同方向上的生長速度大致相同而*終長成等軸晶粒。
中心等軸晶區(qū)不存在明顯的脆弱面，方向不同的晶粒彼此交錯、咬合，各方向上力學(xué)性能均勻，是一般鋼鐵鑄件所要求的組織和性能。生產(chǎn)上采用低溫澆注、冷卻速度慢、各方向均勻散熱、變質(zhì)處理和附加振動、攪拌等措施來獲得等軸晶粒。
