铸造铸锭和铸件的凝固铸造工艺检测金相显微镜
铸锭和铸件的凝固
凝固理论的技术应用，两个较重要的
应用是铸造和焊接凝固，这是我们首先要讨论的。在近代的结构
件中存在着这样一种趋势：使用强度更高、更重的部件，并且采
用更高能量的工艺和更快的速度焊接。因此，对于物理冶金学家
来说，重要的是考虑各种凝固参数对于焊缝显微组织和性能的影
响。在后面将选择一些凝固状态或焊接状态的工业合金和焊接金
属做具体的讨论。
绝大多数工业合金都是曲浇注入一个耐火容器或铸模中得
来。如果所铸造的物体随后将保持它们的形状或者以机械加工成
型，则称它们为铸件。如果随后它们要经过压力加工；例如轧
制、拉拔或锻造，则浇铸件称为铸锭或胚料。在这两种情况下，
凝固的原理及在高密度和高强度要求上是一样的。在铸造中所使
用的铸模通常是由如砂子这样的材料制作的，在铸造工序之后它
们能够重新再造成铸模或者丢弃。在铸造工艺程序较长或者铸锭
的情况下，铸模则用更永久性的材料，例如铸铁作成。这里不谈
浇注和铸造的工艺问题，而是把我们的讨论简单地局限于铸模中
金属凝固的机理。
铸锭的组织
一般来看，在已凝固的合金铸锭中可以看到三个不同的区域
这就是
(1)外层的等轴晶激冷区
(2)拉长的或柱状晶粒的柱晶区
(3)中心等轴区。
激冷区
在浇铸过程中，与冷的铸模壁接触的液体很快地冷却到液相
线温度之下，固相核心很快地在模壁上形成并长入液体，
随着模壁被加热，这种已凝固的晶体在湍流熔液的影响
下，其中有很多可能从模壁上脱离下来，如果浇注温度较低，整
个液体会很快地冷却到液相线温度以下，卷入到熔液中的晶体就
有可能继续生长。因为这时有大量的晶体立即充满了液体，故称
为“爆发”形核，这就产生了完全等轴的铸锭组织，也就是说没
有柱状区形成。另一方面，如果浇注温度高，铸锭中心部位的液
体将长时间地停留在液相线温度以上，于是大部分晶体在由锭模
壁脱离以后很快被再熔化，只有靠近模壁的那些晶体将有可能长
大而形成激冷区。
