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1、铸件中的偏析铸件中的偏析 所谓铸造偏析就是液态合金在铸型中凝固以后， 铸件断面上各个部分及晶粒与晶界之间 存在化学成分的不均匀现象。它有三种类型：即晶内偏析、区域偏析和比重偏析。有时铸件 上只存在某一种类型的偏析，有时则几种类型同时并存。由于偏析的存在，铸件断面上或晶 粒与晶界处的机械性能也不一致，从而会影响到铸件的使用寿命。为此，在铸件的生产中， 应尽量防止偏析的产生。 1晶内偏析 晶内偏析， 又叫树枝晶偏析。 其特征是在一个晶粒范围内， 晶内和晶界处的化学成分不一致， 熔点高的组元往往多分布于晶内，而熔点低的组元则往往多分布于晶界。如锡青铜铸件， 晶 粒内含铜多，而晶界处含锡多。 一般的产
2、生晶内偏析，有两个条件： （1）具有一定结晶温度范围的合金； （2）在凝固过程中，合金原子的扩散速度小于结晶速度。 因为合金的结晶温度范围愈宽、铸件的冷却或结晶速度愈快，则晶内偏析愈严重。为防止晶 内偏析，可以采用细化晶粒的措施，以缩短原子的扩散距离；或适当提高浇温，以延缓冷却 速度，以达到延长原子的扩散时间等。对已产生晶内偏析的铸件，可通过长时间的扩散退火 来减轻晶内偏析。 2区域偏析 区域偏析是指在铸件的整个断面上， 各部位的成分不一致的现象。 主要因合金进行选择凝固 所引起。区域偏析又分正向偏析和逆向偏析两类。 （1）正向偏析 所谓正向偏析是指铸造合金中， 熔点较低的组元集中分布在铸件的
3、中心或上部区域， 其含量 从铸件的先凝固区到其后凝固区逐渐递增。 而逆向偏析则正好相反， 熔点较低的组元集聚在 铸件边缘。如硅黄铜铸件易出现正向偏析，即铸件中心含硅量较高；锡青铜件则易产生逆向 偏析，即铸件表层中锡含量较多。 一般的，具有一定结晶温度范围的合金，均会产生一定程度的区域偏析，只是结晶温度范围 较小的合金， 倾向于产生正向偏析； 而结晶温度范围较宽的结晶时形成发达的树枝晶的合金， 则易产生逆向偏析。如锡青铜件表面的“锡汗”，就是当锡青铜表面先凝固一层硬壳后，由于 某种应力的作用，硬壳出现裂纹，壳内未凝固的低熔点组元（锡）占多数的液态合金被挤出 壳外而停留在铸件表面形成的。 即使采用
4、均匀化扩散退火也无法消除区域偏析， 因为偏析元素需经长距离的扩散， 故区域偏 析应以预防为主，一般有以下措施： （1）选择成分合适的合金； （2）合理的铸件结构，即避免厚大断面； （3）正确控制冷却速度。 3比重偏析 由于合金中组元比重的不同所引起的偏析， 叫比重偏析。 比重偏析的产生， 有以下几种情况： （1）合金中的两组元在液态下互不相溶，如铜-铝合金，当此类合金在液态放置过久时， 将 发生分层现象，比重大的组元沉在下面，比重小的组元浮在上面。 （2）液态合金在搅拌不均的情况下，由于选择凝固所生成的晶体，其比重与母液不同，或 上浮或下沉，形成比重偏析。如巴氏合金中的铅基合金或锡基合金的偏析
5、。 （3）铸件的凝固方向也会影响比重偏析。若铸件的凝固顺序是自下而上，对于初生晶的比 重较大的合金而言，其比重较小的低熔点相很容易上浮，会加剧比重偏析；反之，当初生晶 体的比重较小时，会减轻比重偏析。 总之， 对易产生比重偏析的合金而言， 必须采取防止措施， 如控制熔炼工艺使合金成分均匀； 尽量缩短液态合金的放置时间；加快冷却速度及合理控制铸件的凝固方向等。 五、合金的吸气 各种铸造合金，尤其是有色合金，在液态时都有吸收气体的特性。气体在合金中的溶解度， 随温度的变化有如图3.17所示的规律。 合金在固态时， 气体的溶解度很小， 并随温度的升高， 增加得也很少；当合金达到熔点时，气体的溶解度急
6、剧增加，在液态合金中熔解的气体比固 态合金中的多很多。 可以看出， 气体在液态合金中的溶解度随温度的升高增加较快， 直至达最高值后才开始下降； 合金达到沸点时，气体的溶解度几乎等于零。一般的，铸造合金在熔炼时，正处于气体溶解 度随温度升高而增加很快的阶段，甚至达到饱和。尤其是铝、镁合金具有较大的吸气倾向。 当其浇注到铸型后，随着温度的降低，气体的溶解度将不断下降，结果就会析出气体。当析 出的气体来不及从液态合金中跑出时，便会在铸件中形成气孔。如铝合金上的针孔。 合金中所吸收的气体，主要来源于炉料、各种辅助材料、炉气及坩埚等熔化工具。对于极易 吸气的合金，如铝、镁合金， 在浇注过程中，一切与气体、水分接触的机会，均易导致吸气。 在所吸收的气体中， 最有害的是氢气。 为了减少或避免液态合金吸气， 应采取以下工艺措施： （1）严格控制炉料及辅助材料的质量； （2）做好熔炉及其它工具的预热等准备工作； （3）正确控制熔炼和浇注工艺，如尽量减少液态合金在高温下保温的时间，并避免其过 热；对极易吸气的合金应在覆盖剂保护下熔炼，并在熔炼后期进行除气处理。 （4）有条件时，对易吸气合金采用真空炉熔炼和在真空室内浇注。
