四、鑄件的凝固方式
1凝固區(qū)域及其結(jié)構(gòu)
鑄件在凝固過(guò)程中,除純金屬和共晶成分合金外,斷面上一般都存在三個(gè)區(qū)域,即固相
區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)。鑄件的質(zhì)量與凝固區(qū)域有密切關(guān)系。
圖132 凝固區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖
圖132是凝固區(qū)域結(jié)構(gòu)的示意圖 (另一半與之
對(duì)稱)。凝固區(qū)域又可劃分為兩個(gè)部分。液相占優(yōu)
勢(shì)的液固部分和固相占優(yōu)勢(shì)的固液部分。在液固部
分中,晶體處于懸浮狀態(tài)而未連成一片,液相可以
自由移動(dòng)。用傾出法做實(shí)驗(yàn)時(shí),晶體能夠隨同液態(tài)
金屬一起被傾出。
鑄件的凝固實(shí)際上是不會(huì)進(jìn)行的。所以增加過(guò)熱程度,相當(dāng)于提高了鑄型的溫度,使鑄件的溫度梯度減小。
在金屬型鑄造中,由于鑄型具有較大的導(dǎo)熱能力,而過(guò)熱熱量所占比重又很少,能夠迅
速傳導(dǎo)出去,所以澆注溫度的影響不十分明顯。
(4)鑄件結(jié)構(gòu)的影響 厚壁鑄件比薄壁件含有更多的熱量,當(dāng)凝固層逐漸向中心推進(jìn)
時(shí),必然要把鑄型加熱到更高的溫度。鑄件越厚大,溫度梯度就越小。薄壁件比厚壁件的溫
度梯度大。鑄件的性質(zhì)復(fù)雜程度也對(duì)溫度場(chǎng)有較大的影響,鑄件的棱角和彎曲表面與平面壁
的散熱條件不同,在鑄件表面積相同的情況下,向外部凸出的曲面,如球面、圓柱表面、L
形鑄件的外角。
空穴的產(chǎn)生使局部地區(qū)能壘
降低,鄰近的原子則進(jìn)入空穴位置,造成空穴的移動(dòng)。溫度愈高,原子的能量愈大,產(chǎn)生的
空穴數(shù)目愈多,從而使金屬膨脹。在熔點(diǎn)附近,空穴數(shù)目可達(dá)原子總數(shù)的10%。
當(dāng)把金屬加熱到熔點(diǎn)時(shí),會(huì)使金屬的體積突然膨脹3%~5%。這個(gè)數(shù)值等于固態(tài)金屬
力學(xué)溫度零度加熱到熔點(diǎn)前的總膨脹量。除此之外,金屬的其他性質(zhì)如電阻、黏性等在
度下發(fā)生突變。同時(shí),這種突變還反映在熔化潛熱上,即金屬在此時(shí)吸收大量熱量,溫
不升高。這些突變現(xiàn)象是不能僅僅用離位原子和空穴數(shù)目的增加加以解釋的。