鋼液在鋼錠模冷凝鍛件質量檢測金相顯微鏡
大型鋼錠內部缺陷對鍛件質量的影響
1．大型鋼錠的內部結構
鋼錠內部組織結構，取決于澆注時鋼液在錠模內的結晶條件，
即結晶熱力學與動力學條件。鋼液在鋼錠模內由模壁向錠心和由底
部向冒口逐漸冷凝選擇結晶，從而造成鋼錠的結晶組織、化學成分
及致密程度不均。且隨鋼錠尺寸增大，這種不均勻程度越為嚴重。
(1)細晶粒層(激冷層) 由于鋼液接觸模壁冷凝快，產生大量
晶核，因而表面首先凝固成細小的等軸晶粒層(或稱激冷層)。
這一層晶粒中沒有偏析，視其澆注條件，會有夾雜物混入和氣
孔產生。實際上這部分是燒損和削去層，形成危害的可能性小。
(2)柱狀晶區表面細晶粒層形成后，錠模溫度上升，形成氣隙
，散熱減慢，晶粒開始沿著與模壁垂直稍微向上的方向發展，形成
柱狀晶區。由于選擇結晶的緣故，易熔成分擠向中心，所以柱狀晶
區的夾雜及其他缺陷較少。
(3)傾斜樹枝晶區隨著柱狀晶區的不斷發展，錠模溫度繼續上
升，氣隙擴大，散熱愈加減慢，加以雜質和氣體上浮運動的作用，
于是形成晶軸偏離柱狀晶體方向的傾斜樹枝晶區，且^形偏析也在
這一區間形成。
(4)粗大等軸晶區傾斜樹枝晶區長大到一定階段后，氣隙過程
完成，散熱更加減慢，中心區域的鋼液達到同一過冷度而同時凝固
，較終形成粗大等軸晶區。在這一區域的上部出現V形偏析，下部
出現負偏析，夾雜與疏松等缺陷較多。因此，鋼錠中心處組織較差
(5)沉積錐底部鋼液凝固快，形成較厚的細晶粒層。此外，上
部鋼液中較初形成的晶體因密度大而下沉，并將碰斷樹枝狀晶分枝
一起向下堆積。該區沉積有大量堆積狀硅酸鹽夾雜物。等軸晶形成
后，下沉時一些高熔點夾雜物同時被帶入鋼錠底部。堆積而成錐狀
。在化學成分上構成負偏析區。
(6)冒口區較后凝固的冒口區雜質較多，特別是低熔點物聚集
。在較后凝固過程中鋼液得不到補縮，較終形成大縮孔，其周圍并
存有大量疏松。
鋼錠底部和冒口分別占碳素鋼錠質量的5％～7％和18％一25％
。對于合金鋼，切除的冒口應占25％～30％，底部占8％～20％或
更多。
