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铸造组织对铝排管裂纹的影响

  一、结晶组织:

  铝排管上的金属结晶包括形核与长大两过程。铝液进入到结晶器与模壁接触,模壁附近的过冷铝液中大量生核;由于浇注时铝液的流动,液体的内外温差引发的热对流,及对流引发的温度起伏,均可以促使铝管模壁上面生成的晶粒脱落跟游离,增加了凝固区里的晶核数目,所以生成了细等轴晶的激冷区。在该激冷区里,生长方向与散热的方向相平行的晶粒先长大,而和散热方向不相平行的晶粒则被制约。这种竞争生长起来的结果,使越往铸锭里面的晶粒数目越少,水平连续铸造是单向导热且顺序凝固的,因此在此后的结晶过程中形成柱状晶区。

  查尔默斯的实验结果证实:在铝排管模壁导热性好、激冷作用强的情况下,易于生成稳定的凝壳,则柱状晶发达;合金化程度低,溶质偏析的系数较小,成分过冷弱,晶粒或是枝晶的根部不易生成缩颈而被熔断,也较易形成柱状晶;增加浇注温度,游离晶的重熔可能性增加,而且过热度越大,越容易形成柱状晶。

  二、组织对铝管裂纹的影响:

  由于细等轴晶区各枝晶彼此嵌和,结合得比较牢靠,不产生弱面,机械性能表现为各向同性,组织致密,强度高,不易出现应力裂纹,这就是实际生产中表面裂纹相对较少的原因。在柱状晶区,晶界上往往存有着低熔点共晶组织和夹杂物,有时还会有气孔和疏松,这些地方在铸造应力的作用下很容易出现裂纹。因此,细化晶粒,改进铸造组织性能是防止铝排管裂纹产生的主要手段之一。