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不锈钢管的化学常识,细晶粒带、柱状晶带和粗晶粒带

在实际生产中,液态金属在铸锭模中结晶时,受到模壁散热的影响。结晶后,在不锈钢铸锭的截面上获得了几种不同形状和厚度的结构带。不锈钢铸锭通常由三个晶粒区组成:细晶粒区、柱状晶粒区和粗晶粒区。不锈钢铸锭外表面出现细晶粒带。当高温液态金属刚刚注入模具时,与冷模具壁接触的金属液在淬火作用下产生大量晶核,每个晶核以树枝状结晶的形式向不同方向快速生长。它们相互接触后,生长受阻,形成细晶区。粗糙的结晶器壁促进了形核,也是形成细晶区的原因

 

细晶带形成后,尽管液态金属向外的散热速度因结晶器壁温度的升高而减慢,但不锈钢铸锭截面上仍然存在较大的温差。此时,由于上、下、左、右生长晶体的阻碍,在细晶带底部生长的晶轴只能向垂直于结晶器壁的铸锭中心生长,并与散热方向相反,从而在柱状晶带的生长过程中形成所谓的具有方向性

 

的柱状晶带,由于外部散热,尚未凝固的液体中心部分的温度继续下降。当它降低到凝固温度时,被挤压到液体中的颗粒起到晶核的作用。由于以冷形核的方式有少量的形核晶粒,结果是小树枝晶的数量根据粗形核生长

 

细晶粒带通常非常薄,对金属性能没有重要影响。至于柱状晶带,虽然晶体本身致密且固态,但在晶体之间的接合处聚集了低熔点杂质,结合力很差。在热态下轧制和锻造时,接头处容易开裂。因此,对于包括钢在内的高脆性金属和合金,预计不会形成柱状晶体;对于塑性良好的合金,如铜和铜合金,需要柱状晶体穿透铸锭,以获得致密的铸锭

 

在相同的重量条件下,大多数液态金属的体积大于固态金属的体积(与水冰相反),并且凝固过程不会在整个金属体积内同时进行。因此,当不锈钢锭逐层结晶时,金属体积会缩小。如果在不锈钢铸锭或铸件的最后凝固部分没有液体补充,则由收缩引起的空洞称为缩孔和气孔。缩孔体积大,往往集中在不锈钢锭的上部;松散体积小且分布广泛

 

由于液态金属中气体的溶解量远大于固态金属,因此在凝固过程中气体会逐渐从金属中析出。在充分缓慢冷却的条件下,沉淀气体可以平静地排出不锈钢锭;在快速冷却的条件下,沉淀气体在不锈钢锭排出之前留在不锈钢锭中,形成气泡

 

因此,除了上述三种结构带外,不锈钢锭通常还存在收缩、气孔和气泡等不足的地方。


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