澆鑄板柵筋條晶區的形成及組織特性

文/浙江天能電池（江蘇）有限公司 王杜友

一、鑄件三晶區的形成機理

在實際生產當中，鑄件是液態金屬在模具中冷卻凝固后成型的。鑄件的宏觀組織通常是由三個晶區所組成的，即外表層的細晶區、中間層的柱狀晶區以及中心部位的等軸晶區，其示意圖如圖1所示。

圖1 鑄件的三晶區示意圖

1.外層細晶區

當液態金屬注入模具后，金屬首先從模具壁處開始結晶凝固，這是因為溫度低的模壁具有強烈的吸熱和散熱作用，使靠近模壁的一層薄膜液體產生極大的過冷，加上模壁可作為非勻形核的基底，因此，在這一薄層液體中立即產生了大量的晶核，并同時向各個方向生長。由于晶核數量多，致使臨近的晶核很快便彼此相遇，它們不斷繼續生長，這樣便在靠近模壁的地方形成了一層很細的等軸晶區。

細晶區的晶粒較細小、致密，有著很好的力學性能。

2. 柱狀晶區

柱狀晶區的晶粒粗大并且垂直于模壁。在表層細晶區形成的同時，一方面模具的溫度由于液態金屬加熱而升高，另一方面由于金屬凝固后收縮，使細晶區和模具脫開，形成一個空氣層，使液體金屬的散熱困難。另外，細晶區形成時釋放出大量的結晶潛熱，也使模具溫度升高。模具溫度升高導致液體金屬冷卻減慢，溫度梯度變小，此時，結晶主要靠細晶區近液處地某些小晶粒的長大。同時，由于垂直于模壁方向散熱快，晶體便沿其反向擇優生長成柱狀晶，便形成了柱狀晶區。……