鑄造鑄錠和鑄件的凝固鑄造工藝檢測金相顯微鏡
鑄錠和鑄件的凝固
凝固理論的技術應用，兩個較重要的
應用是鑄造和焊接凝固，這是我們首先要討論的。在近代的結構
件中存在著這樣一種趨勢：使用強度更高、更重的部件，并且采
用更高能量的工藝和更快的速度焊接。因此，對于物理冶金學家
來說，重要的是考慮各種凝固參數對于焊縫顯微組織和性能的影
響。在后面將選擇一些凝固狀態或焊接狀態的工業合金和焊接金
屬做具體的討論。
絕大多數工業合金都是曲澆注入一個耐火容器或鑄模中得
來。如果所鑄造的物體隨后將保持它們的形狀或者以機械加工成
型，則稱它們為鑄件。如果隨后它們要經過壓力加工；例如軋
制、拉拔或鍛造，則澆鑄件稱為鑄錠或胚料。在這兩種情況下，
凝固的原理及在高密度和高強度要求上是一樣的。在鑄造中所使
用的鑄模通常是由如砂子這樣的材料制作的，在鑄造工序之后它
們能夠重新再造成鑄模或者丟棄。在鑄造工藝程序較長或者鑄錠
的情況下，鑄模則用更永久性的材料，例如鑄鐵作成。這里不談
澆注和鑄造的工藝問題，而是把我們的討論簡單地局限于鑄模中
金屬凝固的機理。
鑄錠的組織
一般來看，在已凝固的合金鑄錠中可以看到三個不同的區域
這就是
(1)外層的等軸晶激冷區
(2)拉長的或柱狀晶粒的柱晶區
(3)中心等軸區。
激冷區
在澆鑄過程中，與冷的鑄模壁接觸的液體很快地冷卻到液相
線溫度之下，固相核心很快地在模壁上形成并長入液體，
隨著模壁被加熱，這種已凝固的晶體在湍流熔液的影響
下，其中有很多可能從模壁上脫離下來，如果澆注溫度較低，整
個液體會很快地冷卻到液相線溫度以下，卷入到熔液中的晶體就
有可能繼續生長。因為這時有大量的晶體立即充滿了液體，故稱
為“爆發”形核，這就產生了完全等軸的鑄錠組織，也就是說沒
有柱狀區形成。另一方面，如果澆注溫度高，鑄錠中心部位的液
體將長時間地停留在液相線溫度以上，于是大部分晶體在由錠模
壁脫離以后很快被再熔化，只有靠近模壁的那些晶體將有可能長
大而形成激冷區。
