钢的浇铸和金属的结晶

§4.3钢的浇铸和金属的结晶——金属的凝固钢锭的浇铸定义——钢液经盛钢桶注入铸模凝固成钢锭的过程分类——模铸

连续铸

2模铸分类上铸钢锭——内部结构较好，夹杂物较少，成本较低下铸钢锭——表面质量良好，夹杂物较多3模铸工艺工艺参数浇注温度浇注速度浇注原则裂纹倾向大、以及下注时要慢钢液流动性差、易氧化要快高温慢注、低温快注4连续铸钢定义使钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工艺。工艺参数浇注温度拉速控制——浇注速度冷却速度5连铸钢的特点优点增加金属收得率，节约能源提高铸坯质量改善劳动条件便于实现机械化自动化缺点不易进行沸腾钢连铸裂纹倾向多6连铸钢的分类弧形连铸机图——最常用立弯式连铸机图倾斜式连铸机

水平式连铸机

图旋转轮式高速连铸机图7立式连铸机8弧形连铸机9水平式连铸机10旋转轮式高速连铸机11铸钢的钢锭钢锭的种类——含氧量的不同镇静钢沸腾钢半镇静钢12杂质对钢材的影响硅、锰提高强度、硬度、降低塑性、韧性硫、磷硫——热脆磷——偏析、冷脆钢锭各部位的成分与钢液成分的差异称作偏析13铸锭的凝固？纯金属的结晶物质由液态转变为固态的过程称为凝固。物质由液态转变为晶态的过程称为结晶。物质由一个相转变为另一个相的过程称为相变。结晶过程是相变过程玻璃制品水晶15纯金属的结晶冷却曲线与过冷度结晶的一般过程晶粒尺寸的控制金属铸锭的组织及性能16纯金属的结晶冷却曲线与过冷度结晶的一般过程晶粒尺寸的控制金属铸锭的组织及性能17纯金属的结晶冷却曲线与过冷度结晶的一般过程晶粒尺寸的控制金属铸锭的组织及性能18纯金属的结晶冷却曲线与过冷度结晶的一般过程晶粒尺寸的控制金属铸锭的组织及性能19纯金属的结晶冷却曲线与过冷度结晶的一般过程晶粒尺寸的控制金属铸锭的组织及性能20纯金属的结晶冷却曲线与过冷度结晶的一般过程晶粒尺寸的控制金属铸锭的组织及性能21纯金属的结晶冷却曲线与过冷度结晶的一般过程晶粒尺寸的控制金属铸锭的组织及性能22纯金属的结晶冷却曲线与过冷度结晶的一般过程晶粒尺寸的控制金属铸锭的组织及性能23纯金属的结晶冷却曲线与过冷度结晶的一般过程晶粒尺寸的控制金属铸锭的组织及性能24纯金属的结晶冷却曲线与过冷度结晶的一般过程晶粒尺寸的控制金属铸锭的组织及性能25一、冷却曲线与过冷1、冷却曲线金属结晶时温度与时间的关系曲线称冷却曲线。曲线上水平阶段所对应的温度称实际结晶温度T1。曲线上水平阶段是由于结晶时放出结晶潜热引起的

纯金属的冷却曲线262、过冷与过冷度纯金属都有一个理论结晶温度T0(熔点或平衡结晶温度)。在该温度下,液体和晶体处于动平衡状态。结晶只有在T0以下的实际结晶温度下才能进行。雾凇27液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷。理论结晶温度与实际结晶温度的差T称过冷度

T=T0–T1过冷度大小与冷却速度有关，冷速越大，过冷度越大。28二、结晶的一般过程1、结晶的基本过程结晶由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成.液态金属中存在着原子排列规则的小原子团，它们时聚时散，称为晶坯。在T0以下,经一段时间后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯将会长大，称为晶核。T0T1ΔT液体和晶体自由能随温度变化晶核半径与ΔG关系29晶核形成后便向各方向生长，同时又有新的晶核产生。晶核不断形成，不断长大，直到液体完全消失。每个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。302、晶核的形成方式形核有两种方式，即均质形核和异质形核。由液体中排列规则的原子团形成晶核称均质形核。以液体中存在的固态杂质为核心形核称异质形核。实际结晶中主要是异质形核31均匀长大树枝状长大均匀长大树枝状长大3、晶核的长大方式32在正温度梯度下，晶体生长以平面状态向前推进。正温度梯度33在负温度梯度，晶核棱角处的散热条件好，生长快，先形成一次轴，一次轴又会产生二次轴…实际金属结晶主要以树枝状长大负温度梯度34树枝状结晶金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶冰的树枝晶3536冷却结晶曲线37晶粒大小的控制晶粒越细强度高韧性高影响因素结晶时的形核率晶粒长大速度38控制晶粒长大增加过冷度

——提高形核率变质处理

——变质剂——促进形核附加振动

—使树枝晶震断—增加晶核数量39金属铸锭的组织和性能表面细晶区（激冷外壳）力学性能好柱状晶区有方向性中心等轴区性能好40