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中心偏析的产生机理及控制

分享打印 2015-10-12 11:42 编辑:薇薇来源: 行业技术字体: [大][中][小]

在浇铸中，铸坯中心部位的碳、磷、硫、锰等元素含量高于铸坯边缘的现象称为中心偏析。中心偏析则会影响终极产品的质量和加工性能，是一种典型的铸坯内部缺陷，需要分析其机理并加以控制。

1、产生机理

1）“小钢锭”理论

在铸坯的凝固过程中，由于铸坯的传热和冷却的不稳定性，导致柱状晶生长的不稳定性，生长较快的柱状晶在铸坯中心相遇形成“搭桥”，并且在铸坯中心呈断续分布，液相穴内的钢液就被断断续续分布的“搭桥”分割开，当晶桥下面的钢液凝固收缩时得不到上部钢液的补充时，就形成疏松或缩孔，并伴有中心偏析。

2）铸坯芯部空穴抽吸理论

铸坯在凝固末期由于液相到固相的体积收缩会产生一定空穴，因此，凝固末端富集溶质元素被吸入到空穴中，导致中心偏析；如果再凝固过程中发生鼓肚，在铸坯中心也会产生空穴，同样这些空穴具有抽吸作用，使富集溶质元素的钢液吸入铸坯中心，形成中心偏析。

3）溶质元素析出与富集理论

铸坯向中心凝固过程中，由于选分结晶的作用，一些溶质元素( 如碳、锰、硫等) 在凝固前沿平衡移动，发生溶质再分配。随着凝固过程的进行，越来越多的溶质元素被推挤到铸坯中心部位，最终形成中心偏析。

2、控制中心偏析的措施

1）低过热度浇铸

金属凝固主要经过结晶形核和晶体长大两个阶段。其中，形核率和晶体生长速度和液态金属的过热度、温度梯度都有着密切的联系：过热度低，形核率高，越容易形成等轴晶，对减小中心偏析有利。

2）控制冷却强度

对于二冷配水，采用弱冷却强度，控制柱状晶的生长，会增加等轴晶比例，获得良好铸坯质量；采用较强冷却强度在溶质元素还没来得及析出就凝固。故此，采取合适的二冷强度可以减轻碳偏折程度。

3）拉速

在相同的浇铸过热度和电磁搅拌条件下，降低拉速也会使凝固散热量减少，坯壳加厚，减少碳偏析程度加大。（紫焰）

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