金属的凝固与相图

1、u 凝固与结晶的基本概念凝固与结晶的基本概念u 纯金属的结晶纯金属的结晶u 合金的结晶与相图合金的结晶与相图u 铸态组织与冶金缺陷铸态组织与冶金缺陷3.1 凝固与结晶的概念1.凝固凝固 物质由液态转变成固态的过程。 晶体？ 非晶体？2.结晶结晶 *由液态转变成晶体固态物质的过程。工程上一般把金属由液态转变为固态的加工过程工程上一般把金属由液态转变为固态的加工过程称为称为铸造铸造。 将液态金属浇铸到锭模或铸模中冷却为一定形状将液态金属浇铸到锭模或铸模中冷却为一定形状的块体称为的块体称为铸锭铸锭。也可以直接浇注成铸件。也可以直接浇注成铸件。2铸铸铝铝锭锭3浇注浇注50t铸钢支承辊铸钢支承辊4炼钢连

2、铸连轧生产线炼钢连铸连轧生产线 钢包钢包 结晶器结晶器5 * *物质中的原子由物质中的原子由近程有序近程有序排列排列向向远程有序远程有序排列的过程。排列的过程。意义：意义：材料中使用较广泛的有金属材料，金属材料绝大多数用冶材料中使用较广泛的有金属材料，金属材料绝大多数用冶炼来方法生产出来，即首先得到的是液态，经过冷却后才得到固炼来方法生产出来，即首先得到的是液态，经过冷却后才得到固态。态。 一般情况下固态金属和合金是多晶体，不同的金属及合金在不同的结晶条件下所得到的晶粒的大小、形状、分布、晶体学取向、相的成分以及相对量不同，形成各种各样的组织，从而导致千差万别的性能。3.1 凝固与结晶的概念6

3、凝固状态的影响因素物质的本质：原子以那种方式结合使系统吉布斯自由能更低。温度高时原子活动能力强排列紊乱能量低，而低温下按特定方式排列结合能高可降低其总能量。这是热力学的基本原则。熔融液体的粘度：粘度表征流体中发生相对运动的阻力，随温度降低，粘度不断增加，在到达结晶转变温度前，粘度增加到能阻止在重力作用物质发生流动时，即可以保持固定的形状，这时物质已经凝固，不能发生结晶。例如玻璃、高分子材料。熔融液体的冷却速度：冷却速度快，到达结晶温度原子来不及重新排列就降到更低温度，最终到室温时难以重组合成晶体，可以将无规则排列固定下来。金属材料需要达到106/s才能获得非晶态。 在一般生产过程的冷却条件下，

4、金属材料凝固为晶体，在一般生产过程的冷却条件下，金属材料凝固为晶体，这时的凝固过程也是结晶过程。这时的凝固过程也是结晶过程。7原子排列呈长程无序、短程有序无晶粒、无晶界、各向同性、高度的均一性实现对材料结构进行原子尺度的设计与控制非晶态合金非晶态合金非晶合金发展历史概述819601960年年DuwezDuwez等人通过等人通过AuAuSiSi合金液体淬火发现的金属玻璃，合金液体淬火发现的金属玻璃，被认为是金属材料科学中的一次革命。传统的金属玻璃已经产被认为是金属材料科学中的一次革命。传统的金属玻璃已经产业化，但由于受快速冷却条件（业化，但由于受快速冷却条件（106K/s）的限制，只能做粉的限制

5、，只能做粉、丝、薄带等低维材料，应用领域受到了制约。、丝、薄带等低维材料，应用领域受到了制约。块体金属玻璃是二十世纪九十年代发展起来的新一代金属玻璃块体金属玻璃是二十世纪九十年代发展起来的新一代金属玻璃。通过合金成分控制提高其玻璃形成能力，能够在常规铸造冷。通过合金成分控制提高其玻璃形成能力，能够在常规铸造冷却条件下获得块体材料，如何获得高玻璃形成能力的合金成为却条件下获得块体材料，如何获得高玻璃形成能力的合金成为关键问题。关键问题。非晶合金发展历史概述9非晶合金具有传统金属材料无法达到的性能非晶合金具有传统金属材料无法达到的性能10液态金属原子的位置是不规则的密堆排列液态金属原子的位置是不规

6、则的密堆排列, ,它们在互相挤碰的热运动中，也会出现许多大它们在互相挤碰的热运动中，也会出现许多大小不等、规则排列、取向不定、时聚时散的原小不等、规则排列、取向不定、时聚时散的原子团。子团。 这种原子团的规则排列称这种原子团的规则排列称短程有序短程有序。3.2 纯金属结晶11 当温度下降至结晶温度以下时，原子团不再消失并迅当温度下降至结晶温度以下时，原子团不再消失并迅速长大形成规则排列的晶胚速长大形成规则排列的晶胚晶核晶核晶粒晶粒固态晶体固态晶体金属。规则排列的原子结构，称金属。规则排列的原子结构，称长程有序。长程有序。 不规则排列，短程有序不规则排列，短程有序 规则排列，长程有序规则排列，长

7、程有序 12 过冷现象：过冷现象：金属在平衡结晶温度Tm时，结晶为晶体的速度与晶体熔化为液体的速度相等，不发生结晶。只有在Tn时才能结晶。 实际结晶温度与理论结晶温度存在一温差T，称过冷度。 T =Tm Tn 过冷是结晶的必要条件。过冷是结晶的必要条件。 13结晶温度金属理论金属理论结晶温度结晶温度环境温度使液环境温度使液态金属温度降态金属温度降低至低至Tn在在TnTn结晶并释结晶并释放潜热，使结放潜热，使结晶温度又升高晶温度又升高至至Tm铁铁Fe 1538，铜，铜Cu 1085，金，金Au 1064，银，银Ag 962铝铝Al 660，锌，锌Zn 420，铅，铅Pb 327，锡，锡Sn 23

8、214结晶的热力学条件及结构条件结晶的热力学条件及结构条件1.金属结晶的热力学条件金属结晶的热力学条件: : G = H S T G 物体的自由能物体的自由能 H 物体的焓值物体的焓值 S 熵熵 T 温度温度 K15 G / T = See-FTTGTnToTL液相液相固相固相162.金属结晶的结构条件金属结晶的结构条件近程有序结构近程有序结构结构起伏结构起伏结晶结晶远程有序结构远程有序结构17二二. .结晶过程结晶过程形核形核长大长大18结晶的一般规律结晶的一般规律: : 形核、长大。形核、长大。191 1、形核、形核 1 1）均质形核：）均质形核：晶核是在母相（液相）中直接由晶核是在母相（

9、液相）中直接由那些时聚时散的原子集团形成晶胚，再长大为晶核。那些时聚时散的原子集团形成晶胚，再长大为晶核。 2) 2)非均质形核：非均质形核：晶核依附于液相中的杂质或外来晶核依附于液相中的杂质或外来表面形核。表面形核。 实际熔液都存在杂质和外表面，实际熔液都存在杂质和外表面，凝固方式主要是非均质形核。凝固方式主要是非均质形核。20 1 1、形核、形核 液态金属有许多不稳定、短程有序的原子团。液态金属有许多不稳定、短程有序的原子团。当温度低于当温度低于Tm时，原子团成为均质形核的晶胚。时，原子团成为均质形核的晶胚。 晶胚内原子规则排列，其外层原子与液体中无晶胚内原子规则排列，其外层原子与液体中无

10、规则排列的原子相接触构成界面规则排列的原子相接触构成界面。212 2、结晶（、结晶（晶核晶核长大）长大） 在一定的过冷度下，晶核形成后会继在一定的过冷度下，晶核形成后会继续长大，形成晶体。续长大，形成晶体。 223.晶核的长大方式晶核的长大方式树枝状树枝状232.晶核的长大方式晶核的长大方式树枝状树枝状24金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶冰的树枝晶冰的树枝晶254.影响晶核的形核率和影响晶核的形核率和 晶体长大率的因素晶体长大率的因素p过冷度的影响p未熔杂质的影响26三、结晶晶粒大小与控制 晶粒的尺寸指统计描述晶粒的大小。在生产中用晶粒度晶粒的尺寸指统计

11、描述晶粒的大小。在生产中用晶粒度表示，测定方法是在放大表示，测定方法是在放大100100倍下观察和标准的进行对比评倍下观察和标准的进行对比评级，级，1 18 8级级( (有更高的有更高的) )，级别高的晶粒细。，级别高的晶粒细。27 晶粒的大小对金属性能有重要影响！晶粒的大小对金属性能有重要影响！ 细化晶粒细化晶粒是提高金属机械性能的重要途径。这是提高金属机械性能的重要途径。这种方法称为种方法称为。 细晶强化细晶强化是同时可以提高金属强度、硬度、塑是同时可以提高金属强度、硬度、塑性及韧性的唯一有效方法。性及韧性的唯一有效方法。金属强化方向之一：金属强化方向之一： 晶粒细化晶粒细化超细化超细化纳

12、米晶纳米晶 非晶态非晶态2829细化铸态金属晶粒措施之一：细化铸态金属晶粒措施之一： 过冷度过冷度TT增大增大, ,形核速形核速率率N N和长大速度和长大速度G G都会增大。都会增大。 T T较小时，较小时，N N的增长率的增长率小于小于G G； T T较大时，较大时，N N的增长率的增长率大于大于G G。30增大过冷度的主要办法：增大过冷度的主要办法：1、降低浇注温度。2、提高浇注后的冷却速度（如采用金属型铸模）。 高速急冷可获得超细晶或纳米晶粒。 超高速急冷可使液态金属难以结晶而得到非晶态结构。非晶态金属具有很高的强度和韧性及优异的电磁性能和高的抗腐蚀性能等。 3132细化铸态金属晶粒措施

13、之二：细化铸态金属晶粒措施之二： 在液体金属中加入变质剂（孕育剂），增在液体金属中加入变质剂（孕育剂），增加晶核的数量，细化晶粒和净化晶界。加晶核的数量，细化晶粒和净化晶界。 如在铝液体中加入钛、锆；钢水中加入钛、如在铝液体中加入钛、锆；钢水中加入钛、钒、铝、镁、硅等，可使晶粒明显细化。钒、铝、镁、硅等，可使晶粒明显细化。33耐磨材料的细化晶粒强化34细化铸态金属晶粒措施之三：金属在结晶过程中采用机械振动、超声波振动、吹入惰性气体等方法，使正在生长的树枝状晶破碎，形成更多的结晶核心，获得细小的晶粒。35四、晶体的同素异四、晶体的同素异构构 有些金属固态时存在两种或两种以上的晶体结有些金属固态时

14、存在两种或两种以上的晶体结构（铁、钴、钛等）。在固态的某一温度，晶格结构（铁、钴、钛等）。在固态的某一温度，晶格结构会发生转变。构会发生转变。 由一种晶格结构转变为另一种晶格结构，称由一种晶格结构转变为另一种晶格结构，称同同素异构转变。素异构转变。晶格结构转变晶格结构转变36 金属在发生同素异构转变金属在发生同素异构转变时也有过冷现象，也释放潜热，时也有过冷现象，也释放潜热，有固定的转变温度。有固定的转变温度。 转变过程重新形核并长大转变过程重新形核并长大为新的晶粒。为新的晶粒。 固态转变需要较大的过冷度固态转变需要较大的过冷度。37 纯铁的冷却曲线纯铁的冷却曲线在在15381538 液态铁液

15、态铁 -Fe （体心）（体心）在在13941394 -Fe Fe （体心）（体心） （面心）（面心）在在912912 Fe -Fe （面心）（面心） （体心）（体心） 38 合金：一种金属与另一种或多种金属与非金属合金：一种金属与另一种或多种金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。元素组成的具有金属特性的物质。 碳钢是由铁与碳两碳钢是由铁与碳两个组元组成的二元合金；个组元组成的二元合金； 合金钢是由铁、碳及其合金钢是由铁、碳及其它元素组成的多元合金。它元素组成的多元合金。3.3 合金的结晶与相图39 相相是结构相同、化学成分相同的组成部分。是结构相同、化学成分相同的组成部分。- Fe为体心立

16、方结构的固为体心立方结构的固态相；态相； Fe3C（在钢中为复杂结构的间隙化在钢中为复杂结构的间隙化合物相。合物相。 工业纯铁工业纯铁 C%0.0218% （相或铁素体相）相或铁素体相） Fe3C组成组成40相构成了组织 工业纯铁工业纯铁 组成）组成）41相组成：相组成： - Fe相（铁素体）相（铁素体） Fe3C相（渗碳体）相（渗碳体）铁素体组织珠光体组织。铁素体组织珠光体组织。 珠光体组织珠光体组织： - Fe相相 Fe3C相相。 42两种基本相结构：、。 二个组元通过二个组元通过溶解形成一种与原结构相同的形成一种与原结构相同的固相称为固溶体固相称为固溶体A A（B B）。）。 成分均匀、

17、性能一致。成分均匀、性能一致。 43 置换固溶体： 晶格相同,原子半径、化学性质相近的元素组成。如Fe与Mn、Ni、Cr、Si、Mo另Cu-Sn、Pb-Zn、Cu-Ni等。溶质原子在金属溶剂晶格中的位置44间隙固溶体： 原子半径较小的元素溶入溶剂晶格的间隙形成的固溶体。 过渡金属Fe、Co、Ni与H、B、C、N形成间间隙固溶体隙固溶体。 如-Fe（铁素体） -Fe（奥氏体）置换：置换：Cu-Sn、Pb-Zn （有限）； Cu-Ni、Fe-Cr （无限）；间隙：间隙：-Fe（铁素体）对碳的溶解度：727时为0.0218% ，而常温仅0.0008%。 按溶质原子在金属溶剂中的溶解度有限固溶体、无限

18、固溶体46 固溶强化：溶质原子引起溶剂晶格畸变固溶强化：溶质原子引起溶剂晶格畸变, ,使材使材料强度和硬度升高，塑性和韧性有所降低。料强度和硬度升高，塑性和韧性有所降低。 机理：溶质原子溶入机理：溶质原子溶入晶格畸变晶格畸变阻碍位错运阻碍位错运动动金属塑性变形困难金属塑性变形困难强度、硬度升高。强度、硬度升高。a) b) c) 47合金中第二种相结构）合金中第二种相结构） 金属间化合物是组元元素形有金属特性的、晶格金属间化合物是组元元素形有金属特性的、晶格和特性完全不同于任一组元的化合物。和特性完全不同于任一组元的化合物。特点：具有特殊的物理化学性能、高的熔点和硬度；特点：具有特殊的物理化学性

19、能、高的熔点和硬度； 显著提高合金的强度、硬度、耐磨性及耐热性。显著提高合金的强度、硬度、耐磨性及耐热性。1）正常价化合物）正常价化合物 金与非，（金与非，（Mg2Si、Cu2Se、MnS）遵守化合价）遵守化合价规律，脆、硬度较高规律，脆、硬度较高 ； 2）电子化合物）电子化合物 金与金，金属键，脆，硬度较高金与金，金属键，脆，硬度较高 ；483 3）间隙化合物）间隙化合物 金与非，脆，硬度极高 、熔点高原子半径比0.59，形成简单间隙相。如 VC、TiC、ZrC。原子半径比0.59，形成复杂结构的间隙化合物。如钢中Fe3C、Cr7C3。间间隙隙相相VC 复杂斜复杂斜方晶格方晶格的间隙的间隙化

20、合物化合物(Fe(Fe3 3C)C) 49 单一固溶体：强度、硬度较低单一固溶体：强度、硬度较低 单一金属间化合物：硬而脆单一金属间化合物：硬而脆 机械混合物：机械混合物： 固溶体少量化合物。较高的强度、硬度的同时固溶体少量化合物。较高的强度、硬度的同时保持较高的塑性和韧性。保持较高的塑性和韧性。50二、二元合金相图u相图：相图：表明二组元合金在极缓慢加热、冷却过表明二组元合金在极缓慢加热、冷却过程中的不同温度时，由哪些相构成以及这些相程中的不同温度时，由哪些相构成以及这些相之间的平衡关系的图形。之间的平衡关系的图形。u相图的用途相图的用途由材料的成分和温度预知平衡相；由材料的成分和温度预知平

21、衡相；材料的成分一定而温度发生变化时其他平衡相材料的成分一定而温度发生变化时其他平衡相变化的规律；变化的规律；估算平衡相的数量。估算平衡相的数量。预测材料的组织和性能预测材料的组织和性能51（一）、相图的建立（一）、相图的建立热分析法配制系列成分的合金（以配制系列成分的合金（以Cu-Ni合金为例）合金为例）测定上述合金的冷却曲线测定上述合金的冷却曲线找出冷却曲线上的转折点，即合金的临界点找出冷却曲线上的转折点，即合金的临界点将各临界点标在以温度为纵坐标，以成分为横坐标的将各临界点标在以温度为纵坐标，以成分为横坐标的图中，将同类临界点连接起来即可得到合金相图图中，将同类临界点连接起来即可得到合金

22、相图52最简单的基本相图最简单的基本相图匀晶相图。匀晶相图。建立建立Cu-Ni相图。相图。先配制出先配制出5种不同成分的合金粉：种不同成分的合金粉： ： Cu 100 ： Cu 75 + Ni 25 ： Cu 50 + Ni 50 ： Cu 25 + Ni 75 ： Ni 100 将它们分别加热熔化后缓慢冷却，观察冷却过将它们分别加热熔化后缓慢冷却，观察冷却过程。程。5354把数据绘到温度把数据绘到温度- -成分的关系图中：成分的关系图中：55将点连接起来，形成将点连接起来，形成Cu-NiCu-Ni相图。相图。 相图中的液相线、固相线、相图中的液相线、固相线、L L、L+L+ 结晶转变的过程：

23、结晶转变的过程：LL+LL+两组元在液、固态无限互溶两组元在液、固态无限互溶Cu-Ni，Fe-Cr，Au-Ag。56 Lob/ab100% ao/ab100% 57（二）匀晶相图 固溶体材料冷却时组织转变1 1点以上液体冷却点以上液体冷却1 1点开始凝固，固体成点开始凝固，固体成分在对应固相线处分在对应固相线处1 12 2之间，温度下降，之间，温度下降，液体数量减少，固液体数量减少，固体数量增加，成分体数量增加，成分沿液相线和固相线沿液相线和固相线变化变化到到2 2点，液体数量为点，液体数量为0 0，固体成分回到合金原始成分，凝固完成，固体成分回到合金原始成分，凝固完成2 2点以下固体冷却，无

24、组织变化点以下固体冷却，无组织变化581.1.与纯金属凝固一样由形核和长大来完成结晶过程，实际进行在与纯金属凝固一样由形核和长大来完成结晶过程，实际进行在一定的过冷度下。一定的过冷度下。2.2.凝固在一温度范围内进行。只有在温度不断下将时固体量才增凝固在一温度范围内进行。只有在温度不断下将时固体量才增加，温度不变，液固数量维持平衡不变。加，温度不变，液固数量维持平衡不变。3.3.凝固过程中液体和固体的成分在不断变化。凝固过程中液体和固体的成分在不断变化。如果冷却速度较快，液体和固体成分来不及均匀，除晶粒细小如果冷却速度较快，液体和固体成分来不及均匀，除晶粒细小外，固体中的成分会出现不均匀，树枝

25、晶中成分也不均匀，产外，固体中的成分会出现不均匀，树枝晶中成分也不均匀，产生晶内偏析；生晶内偏析；冷却慢了会出现区域偏析。工程中采用先快冷，再在固态较高冷却慢了会出现区域偏析。工程中采用先快冷，再在固态较高温度下让成分均匀。温度下让成分均匀。匀晶转变特点：59存在枝晶偏析：存在枝晶偏析： 原子扩散不充分原子扩散不充分化学成分不均。化学成分不均。 先结晶的枝干中，含先结晶的枝干中，含Ni量高。量高。 Ni 20 -Cu80显微组织图显微组织图 ，单相，单相固溶体。固溶体。60（三） 共晶相图 两组元在液态中无限互溶，在固态时有限互溶且发生共晶反应的一种相图，如Pb-Sn、Ag-Cu、Al-Si等

26、两组元在液态中无限互溶，在固态时有限互溶且发生共晶反应的一种相图，如Pb-Sn、Ag-Cu、Al-Si等61共晶相图分析共晶相图分析 液相线；固相线；三个单相区：液相线；固相线；三个单相区：L L、； 共晶点：共晶点：d d（共晶温度），结晶出（共晶温度），结晶出相、相、相，它们的相，它们的 混合物为混合物为共晶体。共晶体。6263典型典型( (成分成分) )合金的结晶过程合金的结晶过程合金合金I I：LL+LL+IIII 相组成物：相组成物：,64 Pb85% -Sn15%合金显微组织图。合金显微组织图。 黑色基体为黑色基体为 固溶体，白色颗粒为固溶体，白色颗粒为II固溶体固溶体65合金合金

27、II：（：（共晶反应）共晶反应）LL+( +)+相组成物：相组成物：、 组织组成物：组织组成物：共晶体共晶体(+) 成分：共晶体成分：共晶体=100% 形态：呈交替分布的层片状混合物。形态：呈交替分布的层片状混合物。 66Pb-SnPb-Sn共晶合金显微组织共晶合金显微组织是由是由固溶体（黑色），固溶体（黑色），固溶体（白色）固溶体（白色）呈交呈交替分布的层片状混合物替分布的层片状混合物67Pb-SnPb-Sn共晶体共晶体中中和和的的相对量计算相对量计算（质量分数）（质量分数） （97.5-61.9）（97.5-19.2） 0.455（45.5） ？68合金合金IIIIII：（：（亚共晶合金）

28、亚共晶合金） L L+ L L+初初 初初+(+(+）初初+II+II69 Pb-SnPb-Sn亚共晶合金显微组织亚共晶合金显微组织 黑色枝晶为黑色枝晶为初初固溶体，黑白相间分布的组固溶体，黑白相间分布的组织为（织为（+）共晶体，）共晶体， 初初内析出白色小颗粒为内析出白色小颗粒为II固溶体。固溶体。70Pb75-Sn25合金共晶温度的组织组成物：与共晶体的质量分数 （86；共晶体14）合金合金III（亚共晶合金）组成亚共晶合金）组成 计算计算Pb75-Sn25合金共晶温度的组成相与的质量分数 （93；7）71共晶相图小结 在共晶线上都有共晶转变发生。在共晶线上都有共晶转变发生。 要区分共晶体

29、、先共晶相（初晶）、二次相的概要区分共晶体、先共晶相（初晶）、二次相的概念。念。 相组成物：组织中的组成相。相组成物：组织中的组成相。上图中填写的就是上图中填写的就是相组成物。相组成物。 组织组成物：组织中有一定形貌的组成部分。组织组成物：组织中有一定形貌的组成部分。 可用杠杆定律计算相组成物、组织组成物的相对可用杠杆定律计算相组成物、组织组成物的相对量。量。72（四）共析相图（四）共析相图共析转变共析转变：恒温下，由一定成分的固相同时析出另外两种成：恒温下，由一定成分的固相同时析出另外两种成分一定的固相的转变。分一定的固相的转变。 + 产物（产物（ + ）称共析体，也是两相细密交替分布。）称

30、共析体，也是两相细密交替分布。73 共析体：一种固相转变共析体：一种固相转变成两种互相叠加的固相混合成两种互相叠加的固相混合物（层片状机械混合物）物（层片状机械混合物） 。 共析反应是在固态下进共析反应是在固态下进行，原子扩散困难，共析体行，原子扩散困难，共析体比共晶体要细密。比共晶体要细密。钢中的珠光体钢中的珠光体74 固态转变的相图固态转变的相图冷却过程中的相变全部在固体中发生。和冷却过程中的相变全部在固体中发生。和简单简单( (匀晶、共匀晶、共晶、包晶晶、包晶) )相图相图对应的有下列转变，对应相图形式相同。对应的有下列转变，对应相图形式相同。简单相图简单相图固态转变固态转变反应式反应式

31、匀晶匀晶 L- 脱溶脱溶 IIII共晶共晶 L L + + 共析共析 + + 包晶包晶 L L + + 包析包析 + + 75相图与合金物理、力学性能之间的关系相图与合金物理、力学性能之间的关系76合金的使用性能与相图的关系固溶体中溶质越多，晶格畸变越大，强度、硬度越高，电阻越大，性能与成分曲线成透镜状两相组织合金的性能与成分呈直线关系变化形成化合物，组织越细密，强度越高，性能与成分线出现尖峰合金的工艺性能与相图的关系纯组元和共晶成分合金流动性最好，缩孔集中，铸造性能好单相合金锻造性能好77第三节第三节 铸态组织与缺陷铸态组织与缺陷 铸态的组织和缺陷直接影响铸件的力学性能。铸态的组织和缺陷直接

32、影响铸件的力学性能。78一、铸锭（件）的宏观组织一、铸锭（件）的宏观组织 金属和合金凝固后的晶粒较为粗大，宏观可见金属和合金凝固后的晶粒较为粗大，宏观可见 。三个晶区：三个晶区：1）细晶区（激冷层）；）细晶区（激冷层）；2）柱状晶区；）柱状晶区； 3）等轴晶区。）等轴晶区。 1231 2 379（一）表层细晶区一）表层细晶区 液态金属注入锭模，与型壁接触液态金属注入锭模，与型壁接触产生强烈过冷，立刻以型壁为形核面，形成大量的产生强烈过冷，立刻以型壁为形核面，形成大量的晶核并迅速长大至互相接触，形成细小等轴晶粒。晶核并迅速长大至互相接触，形成细小等轴晶粒。表层细晶区表层细晶区80（二）柱状晶区：二）柱状晶区：随着型壁被熔液加热升温，细晶区随着型壁被熔液加热升温，细晶区前沿液体的过冷度减小，形