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第一章：铸造凝固组织的形成和控制1.1铸件宏观凝固组织的特征1.1.1特征根据液态金属的成份、铸型的性质、浇注及冷却条件，宏观凝固组织一般包括如下三个部分：表面细晶区，中间柱状晶去，内部等轴晶区。
图：p97 图8-1，b），（1）表面细晶区：紧靠铸型型壁的激冷组织，因此也称激冷区；由无规则的细小等轴晶组成。
特点：非常薄，只有几个晶粒厚。
(2) 中间柱状晶区：紧连细晶区；垂青于型壁（散热方向）；彼此平行排列；断面形状为柱状。
特殊情况：全部是柱状晶区，p97 图8-1，a）（3）内部等轴晶区：各相同性；没有方向性；晶粒尺寸远大于表面细晶区。
特殊情况：全部是等轴晶区：表面细晶区的数量非常小，对工件的整体性能影响不大，而柱状晶区和内部等轴晶区的数量非常大，因此，材料的性能主要取决于这两个相的相对比例。
具体的影响下面再谈。
1.1.2 铸件结晶组织对铸件性能的影响：（1）表面细晶区：特点：晶粒细且没有方向性；性能非常好；非常薄——几个晶粒的厚度:小于1mm。
对铸件性能的影响：对于薄壁铸件：如厚度在4~6mm的铸件，具有一定的意义对于大部分铸件：意义不大，这个厚度所占比例非常小：结论：一般不给与特别重视。
对于特别薄的铸件有一定的意义。
（2）中间柱状晶区：特点：a）晶粒长、粗大、晶界面积小、排列位向一致，b）杂质、非金属夹杂、气体等，一般存在在结晶界面上，特别是最后结晶的界面上。
而在柱状晶区，这些杂质主要存在于柱状晶与柱状晶或柱状晶与等轴晶的界面上，形成性能弱面。
C）进一步的加工，如塑性加工或轧制：在杂质较多的结合界面上产生裂纹。
性能：有方向性；纵向好，横向差；有性能弱面。
结论：一般情况下尽量避免。
特殊情况下充分利用。
举例：高锰钢锤头锤柄。
工况条件，旋转，打击、破碎。
高锰钢成分：Mn=13，C=1.2高锰钢锤头结构及组织示意图性能：韧性非常好，同时加工硬化。
实际生产中遇到的问题：但是浇注出来的铸件，拿锤子一砸就断。
北京科技大学材料科学与工程学院文献综述电磁场对铸件宏观凝固组织的控制学生姓名：_________________学号：_________________专业班级：_________________批阅教师：_________________成绩：_________________2013年5月电磁场对铸件宏观凝固组织的控制摘要：随着电磁技术的发展，电磁场在控制金属凝固、改善合金组织及性能等方面将越来越重要，电磁场在材料加工方面的应用也越来越广，到目前为止，已经出现了很多种电磁加工方法。
施加复合电磁场有如下几个优点：1)在内结晶器中施加行波搅拌磁场不但能够显著的改善铸坯的凝固组织，而且电磁搅拌力引起的金属熔体强制流动能够提高管坯的内表面以及皮下质量，解决管坯内表面不易进行铣面处理的困难。
2)在外结晶器侧放置中频约束线圈能够消除管坯内外表面的偏析瘤以及波痕等缺陷。
3)空心管坯电磁连铸凝固过程的数值模拟结果表明：单独在管坯外结晶器侧放置中频约束线圈或者单独在管坯内结晶器中放置行波搅拌磁场都容易造成凝固坯壳厚度不均匀，产生裂纹缺陷。
通过在管坯内外结晶器中施加合适的复合电磁场能够改善凝固坯壳厚度不均匀的状况，消除裂纹缺陷，而且电磁搅拌加速散热能够减小液穴深度，可以提高生产效率。
关键词：电磁制动；电磁搅拌；电磁超声波；电磁热处理；流体流动；凝固组织Abstract：With the development of electromagnetic technique，electromagnetic field plays an important role in the control of metal solidification， the betterment of structure and performance．Since now，many kinds of electromagnetic methods have been used to material processing．The following merits can be acquired by the multi-electromagnetic fields：1)The stirring magnetic field can not only improve the solidification structure of the large·diameter hollow billet but also eliminate the inclusion and blow hole flaws and improve the inner-surface quality of the hollow billet to avoid the milling of the inner·surface．2)The middle frequency magnetic field can restrain the segregation bud and ripple mark of inner and outer surface of hollow billet．3)The temperature field numerical simulation of electromagnetic continuous casting of the hollow billet shows that：Both the only medium frequency coil and the only stirring magnetic field arc easy to create the crack flaw because of the non．homogeneous of the solidification shell．The imposedmulti-electromagnetic fields can not only improve the homogeneous of solidification shell to restrain the crack flaw but also speed-up the heat dissipation to decrease the melt pool and improve the production efficiency．Key words： electromagnetic brake；electromagnetic stirring；electromagnetic ultrasonic waves； heat treatment under electromagnetic field；fluid flow；so1idification structure引言：柱状晶是晶体择优生长形成的细长晶体，比较粗大，晶界面积较小，柱状晶体排列位向一致，因而其性能也具有明显的方向性，纵向好，横向差。
铸锭宏观偏析-回复铸锭宏观偏析：金属行业的重要环节引言在现代工业生产中，金属是不可或缺的材料，金属行业也因此成为经济发展的重要支柱。
铸锭作为金属行业的重要环节之一，直接关系到金属产品的质量和生产效率。
本文将围绕铸锭宏观偏析展开讨论，并一步一步回答相关问题。
一、什么是铸锭宏观偏析？铸锭宏观偏析是指在铸造过程中，金属成分在铸锭中的分布不均匀现象。
金属成分的分布不均匀会导致铸锭的性能不稳定，影响后续加工和利用。
铸锭宏观偏析是金属铸造过程中的一种缺陷，通常与铸造工艺和原材料的质量有关。
二、为什么会出现铸锭宏观偏析？1. 原材料质量不均匀：原材料杂质含量高，成分不稳定，会导致铸锭中金属成分的偏析现象；2. 铸造工艺不合理：铸造温度、浇铸速度等参数设置不当，无法保证熔体在整个浇注过程中的均匀性，从而引发铸锭宏观偏析；3. 铸模设计不合理：铸模内部的流动阻力不均匀，导致金属液流不均匀，从而引发铸锭宏观偏析；4. 不同金属的相互作用：当不同金属在熔融状态下相互接触时，可能发生化学反应，导致偏析现象的产生。
三、铸锭宏观偏析的影响1. 机械性能差异：不同部位的金属成分不同，使得铸锭的机械性能存在差异，影响产品质量；2. 工艺性能不稳定：铸锭宏观偏析会导致后续加工过程中的焊接、冷加工等工艺存在困难，影响生产效率；3. 经济成本增加：铸锭宏观偏析会导致生产中的废品率增加，损失金属资源，并增加生产成本。
四、如何解决铸锭宏观偏析问题？1. 精确控制原材料成分：严格控制原材料的杂质含量和成分稳定性，确保铸锭的成分均匀性；2. 优化铸造工艺：合理设置铸造工艺参数，确保熔体的温度和流动性能均匀，减少铸锭宏观偏析的发生；3. 设计合理的铸模：优化铸模的流动性能，减少金属液流动阻力的不均匀性，防止铸锭宏观偏析的发生；4. 加强金属材料研究：通过先进的分析仪器和建模技术，深入研究金属材料的组织结构和成分差异，为解决铸锭宏观偏析问题提供科学依据。
铸锭宏观偏析-回复什么是铸锭宏观偏析？铸锭宏观偏析是一种在金属铸锭制备过程中，通过控制其化学成分和微观组织，达到提高金属材料性能和质量的技术方法。
铸锭宏观偏析的基本原理是利用金属熔融过程中的物理化学理论，通过调控熔融金属的结晶过程，使得铸锭中成分分布更加均匀，微观组织更加致密。
这样一来，铸锭的力学性能、热处理工艺和加工工艺特性都能得到明显提高。
铸锭宏观偏析的步骤：1. 材料选择：首先需要选择适合进行铸锭宏观偏析的材料。
一般来说，高合金钢、不锈钢、镍基合金等材料都是常见的铸锭宏观偏析对象。
2. 成分分析和调整：通过成分分析技术，确定原材料中各种元素的含量，并与目标成分进行对比。
如果成分偏离目标范围，可以通过加入适量合金元素或者调整原材料中的元素含量，使得化学成分更加合理。
3. 熔炼处理：将经过调整的原材料放入熔炼炉中进行熔炼处理。
在熔炼过程中，需要通过控制熔炼温度、时间和熔炼剂的添加量，使得熔融金属中的各种元素均匀分布。
4. 铸锭凝固：将熔融金属倒入模具中，通过凝固过程形成铸锭。
在凝固过程中，需要控制冷却速率和温度梯度，使得铸锭的结晶过程更加均匀。
5. 铸锭评价和改进：通过对铸锭的力学性能、成分分布和微观组织进行评价，确定是否达到了预期目标。
如果存在不足之处，可以通过进一步调整熔炼工艺和凝固条件，进行改进。
铸锭宏观偏析的应用：铸锭宏观偏析技术在金属材料的制备方面具有广泛的应用。
它可以提高材料的力学性能、抗腐蚀性能和耐磨性能，同时也能够改善材料的加工性能和热处理工艺特性。
在航空航天、能源、汽车制造等高端装备制造领域，铸锭宏观偏析技术可以提供高强度、高韧性的金属材料，同时也是提高产品性能和寿命的重要手段。
此外，铸锭宏观偏析技术还可以用于生物材料制备、新能源材料开发和环境保护材料的研究中。
总结：通过铸锭宏观偏析技术，可以有效提高金属材料的性能和质量。
在实际应用中，需要经过材料选择、成分分析和调整、熔炼处理、铸锭凝固、铸锭评价和改进等步骤，逐步实现预期的目标。
铸锭组织的控制
在一般情况下，注定的宏观组织有三个晶区，当让这并不是说，所有铸锭（铸件）的宏观组织均由三个晶区所组成，由于凝固条件的复杂性，在某些条件下纯金属的铸锭只有柱状晶体，而在另一种情况下却只有等轴晶区，合金的铸锭一般都具有明显的三个晶区，当浇注条件变化时，其三个晶区的所占比例也往往不同。
由于不同的晶区具有不同的性能，因此必须设法控制结晶条件，使性能好的晶区所占比例尽可能大，而使不希望的晶区尽可能的小。
例如柱状晶区的特点是组织密度，性能具有方向性，缺点是存在脆弱，但是这一缺点可以通过改变铸造结构（如将断面的直角连接改为圆弧连接）来解决，因此索性好的铝，铜等铸锭都希望得到尽可能多的致密的柱状晶。
影响柱状晶生长的因素主要有以下几点：
1.铸锭模的冷却能力
注定莫及刚结晶的固体的导热能力越大，越有利于柱状晶的生长。
生产上经常采用导热性能好与热容量大的铸模材料，增大铸模的厚度及降低铸模温度等。
如果铸模的冷却能力很大，以致使整个铸件都在很大的过冷度下结晶，这时不但不能得到较大的柱状晶区，反而促使等轴晶的发展（形核率增大），如采用水冷结晶器进行连续铸锭时，就可以使铸锭全部获得细小的等轴晶粒。
第七章铸件与焊缝宏观组织及其控制1.铸件典型宏观凝固组织是由哪几部分构成的，它们的形成机理如何?答：铸件的宏观组织通常由激冷晶区、柱状晶区和内部等轴晶区所组成。
表面激冷区的形成：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，产生很大的过冷度而大量非均质生核。
这些晶核在过冷熔体中也以枝晶方式生长，由于其结晶潜热既可从型壁导出，也可向过冷熔体中散失，从而形成了无方向性的表面细等轴晶组织。
柱状晶区的形成：在结晶过程中由于模壁温度的升高，在结晶前沿形成适当的过冷度，使表面细晶粒区继续长大（也可能直接从型壁处长出），又由于固-液界面处单向的散热条件（垂直于界面方向），处在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的单向热流的作用下，以表面细等轴晶凝固层某些晶粒为基底，呈枝晶状单向延伸生长，那些主干取向与热流方向相平行的枝晶优先向内伸展并抑制相邻枝晶的生长，在淘汰取向不利的晶体过程中，发展成柱状晶组织。
内部等轴晶的形成：内部等轴晶区的形成是由于熔体内部晶核自由生长的结果。
随着柱状晶的发展，熔体温度降到足够低，再加之金属中杂质等因素的作用，满足了形核时的过冷度要求，于是在整个液体中开始形核。
同时由于散热失去了方向性，晶体在各个方向上的长大速度是相等的，因此长成了等轴晶。
2.试分析溶质再分配对游离晶粒的形成及晶粒细化的影响。
答：对于纯金属在冷却结晶时候没有溶质再分配，所以在其沿型壁方向晶体迅速长大，晶体与晶体之间很快能够连接起来形成凝固壳。
当形成一个整体的凝固壳时，结晶体再从型壁处游离出来就很困难了。
但是如果向金属中添加溶质，则在晶体与型壁的交汇处将会形成溶质偏析，溶质的偏析容易使晶体在与型壁的交会处产生“脖颈”，具有“脖颈”的晶体不易于沿型壁方向与其相邻晶体连接形成凝固壳, 另一方面，在浇注过程和凝固初期存在的对流容易冲断“脖颈”，使晶体脱落并游离出去，形成游离晶。
一些游离晶被保留下来并发生晶体增殖，成为等轴晶的核心，形成等轴晶，从而起到细化晶粒的作用。
铸件典型宏观凝固组织
铸造是一种传统的制造工艺，被广泛应用于许多领域，包括航空、汽车制造、机械制造等。
在铸造过程中，铸件的凝固组织是非常重要的，它会影响到铸件的力学性能和耐用性。
下面我们来一起探讨一下铸件的典型宏观凝固组织。
首先，铸件的典型宏观凝固组织包括两个主要部分：晶体区和凝固缩孔区。
晶体区是由多个晶粒组成的，晶粒的大小和形状对铸件的机械性能具有重要影响。
凝固缩孔区是铸件中的缩孔和气孔区域，它们通常会影响铸件的外观和表面质量。
在铸造过程中，凝固过程是铸件形成的关键步骤。
当铸件被注入熔融金属时，它会逐渐冷却并凝固。
在凝固过程中，熔融金属会凝固成固态晶体。
晶体的生长速度和形状取决于温度梯度和成分梯度。
通常情况下，晶体生长速度越快，晶粒就越小，晶体生长速度越慢，晶粒就越大。
此外，晶粒的形状也会受到铸型结构和流动条件的影响。
随着铸件的逐渐冷却，凝固缩孔区也会逐渐形成。
凝固缩孔区具有较高的孔隙率和局部亚晶粒，这会影响铸件的力学性能和表面质量。
为了降低凝固缩孔区的缺陷率，通常需要采取相应的铸造措施，例如增加铸造温度、改进铸型和流道设计等。
总之，铸件的典型宏观凝固组织是由晶体区和凝固缩孔区组成的。
晶体区由多个晶粒组成，晶粒大小和形状对铸件的机械性能具有重要影响。
凝固缩孔区具有较高的孔隙率和局部亚晶粒，会影响铸件
的力学性能和表面质量。
因此，在铸造过程中，需要采取相应的铸造措施来提高铸件的质量和性能。
