钢的结晶

作者:              发布时间:2008-07-31


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钢的结晶↑↑ ↑↑↑(↑↑steel crystallization↑↑↑)↑↑↑↑ ↑

从钢液中产生晶体的过程,也称液态结晶获一次结晶。随着热量的导出,晶体从无到有(形核),由小变大(晶体长大),直至液体全部转为固体(晶体),完成结晶过程。钢液的结晶过程决定着钢锭或铸件的结晶组织及物理、化学不均匀性,从而影响到钢的机械、物理和化学性能。控制钢的结晶过程是提高钢的质量和性能的重要手段之一。↑↑↑↑ ↑

洁净温度范围↑↑ ↑↑↑↑钢也不是纯金属,而是以↑↑Fe↑↑↑为基的含有一定量↑↑C↑↑↑、↑↑Si↑↑↑、↑↑Mn↑↑↑及其他一些元素的多元合金。因此,它的结晶过程不是在某一固定的温度(熔点)进行,而是在一定的温度范围内完成的。在平衡结晶条件下,钢液温度降至其液相线温度(↑↑t↑↑↑L↑↑↑)时开始出现晶体,而达到固相线温度(↑↑t↑s↑↑↑↑)时结晶方告结束。此液相线和固相线间的温度区间,即↑↑t↑↑↑L - t↑s↑ ↑=∆t↑c ↑↑↑↑便称为该合金的洁净温度范围。某一缸中的洁净温度范围主要取决于所含元素的含量,并可由铁与相应元素的二元或三元相图来确定。各元素对洁净温度范围的影响可近似地看成可加和的。↑↑↑↑ ↑

结晶两相区↑↑ ↑↑↑钢液凝固时,在靠近模壁的固相(凝固层)与内部液相之间存在着一个过渡区↑↑------↑↑↑两相区,即在凝固者的钢锭内,存在三个区域:固相区、两相区、液相区。钢液的结晶即形核和晶核长大过程只在两相区进行。钢锭的凝固就是两相区由钢锭表面向锭心的推移过程:当液相等温线到达钢锭内某一部位时,结晶开始;而固相等温线达到某一部位时,该处结晶便告结束,全部转变为固体。液相等温线和固相等温线到达锭内某一指定点的时间间隔,即该点从液相线温度降至固相等温线所经历的时间间隔,即该点从液线温度降至固相等温线所经历的时间,称作该点的本地凝固时间,常以↑↑τ↑f↑↑↑↑表示。本地凝固时间与该处的平均冷却速度成反比。由于钢锭内不同部位的传热条件差异很大,因此不同部位的本地凝固时间会有很大的不同,从而引起结晶组织的不同。钢锭内液相等温线和固相等温线间的距离称作两相区宽度,以↑↑∆x↑↑↑表示。↑↑↑↑