随着工业和社会的的发展一些主要的制造业不断地向大型化,高精化,环保化方向发展,国内外对电力,船舶,冶金,石化,重型机械和国防等工业对大型锻铸件的需求迅猛增加,大力发展我国的大型锻铸件势在必行,大型锻铸件的缺陷与钢锭冶金质量和生产工艺过程有密切的关系,高质量的钢锭是生产化大锻件的基础。
铸坯及铸锭规格的大型化将延长凝固过程两相间区的存留时间,这给宏观偏析的控制带来了新的挑战,以模铸方式生产钢锭时,凝固过程中的衰减非常迅速,其内部不仅存在着常见的v型偏析,小钢锭的缺陷在中心和边部地区有时还存在着倒v型偏析,这将进一步加深中心缩孔及疏松的缺陷的严重程度,这种偏析的控制方法大致包括控制凝固组织,减小糊状区垂直方向上的流动,降低富集溶质在液相的对流和抽吸作用下等,具体措施包括低过热度浇注,电磁搅拌,机械和超声波振动,加入形核剂提高大型铸件模铸锥度,模铸上部增加冒口,冒口内采用发热剂等。
对凝固过程中的钢锭施加以振动将促使枝晶熔断和破碎,细化凝固组织达到减轻偏析的目的,振动凝固的研究表明细化晶粒,组织均匀化,组织净化,因此振动成为获得良好钢锭凝固组织的一种重要的手段。
钢锭宏观组织
在锻铸生产过程中,铸造用钢一般为碳素结构钢,合金结构钢工,模具钢和特种钢四大种类,锻造的铸件越大,使用的钢锭原材料就越大,其组织的缺陷越大。如果把钢锭锭纵向抛开,并经过磨平和腐蚀之后,便可以明显的看到它有许多大小不一,形状不同的晶粒组成,即是钢锭的宏观组织。
钢锭宏观组织的特点有1、.细小等轴带,分布在铸锭外表皮,晶粒细小,厚度很薄,组织致密,成分均匀,2、柱状晶带,紧接着细小等轴晶带的便是钢锭柱状晶粒区,晶粒细而长垂直于模壁,厚度很大,组织致密。3.、过度晶带位于柱状晶带和中心粗大晶带之间。4、粗大晶带,位于钢锭的中心部位,晶粒粗大组织疏松,5、负偏析沉积椎体,主要表现在钢锭的底部也就是金属的沉积区。6、a形偏析主要位于过度晶带区,主要是因为钢液在钢液凝固时发生化学反应,而产生气泡,裂纹是由于冷却过程中冷却不均匀形成内应力而造成的,也就是皮下气孔或内部裂纹.7、v形偏析,主要位于钢锭的中心区域,在钢液的结晶过程中,由于粗大晶带以树枝状互相交叉长大,造成许多封闭的小空间,期间的钢液被隔离,当被隔离的钢液结晶收缩时,由于得不到钢液的补充,便形成了分布分散细小的微孔,即是常讲的疏松。8.、缩孔下正偏析,主要表现与钢锭冒口的区域,也就是常讲的非金属杂质.9.、缩孔往往zui后集中在钢锭凝固的顶部,是钢液在结晶形成固态时发生体积收缩,又得不到液体补充而形成的空洞,总体来说其内部晶粒主要表现为铸态晶粒,它的现象是主要表现为晶粒粗大,晶粒与晶粒之间比较疏松,碳化物比较严重。