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紫銅止水片凝固現(xiàn)象和組織
1.純銅的鑄錠組
從低倍組織可知,鑄錠邊部為柱狀晶,中部則為較粗的等軸晶。實際上,當鑄錠時冷卻強度足夠大或鑄錠尺寸較小的情況下,整個鑄錠可能全由柱狀晶組成。紫銅止水片其他銅合金的低倍組織均具有與此相同的特點。從顯組織觀察可知,晶粒內(nèi)部無明顯特征,晶界較細,與一般單相合金的平衡結(jié)晶組織無異。

2.單相銅合金的鑄錠組織特征
銅合金的凝固過程為非平衡過程,所以其鑄錠組織一般偏離平衡態(tài)。下面以勻晶、包晶及共晶二元系合金為例說明。
勻晶系相圖及某合金凝固時可能的非平衡固相線軌跡。
    




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合金過冷至T1溫度時開始凝固,首先析出的固相成分為a1,液相成分則為L1。繼續(xù)冷至T2紫銅止水片溫度時,析出的固相成分應(yīng)為a2,與之平衡的液相成分改變?yōu)長2。a2將覆蓋在先析出的a1上,若能達到平衡條件,a1的成分也會逐漸改變成a2,以達到T2紫銅止水片下的平衡態(tài)。但實際上,固態(tài)的擴散速率遠小于液態(tài)的擴散速率,當剩余液相的成分均勻達到L2時,固相a中的成分仍為不均勻的,它們的平均成分可用a2表示。顯然,a2中的B原子濃度小于a2中B原子濃度。同理,當溫度降至T3及T4時,其a相的平均成分可用表示a3及a4。在此圖中a4即表示x合金的成分。說明x合金在非平衡凝固的條件下T4溫度下凝固完畢,較之平衡凝固的固相點溫度降低了T3-T4。a1-a4表示的線稱非平衡的固相線,非平衡固相線相對于平衡固相線的偏離與凝固時的冷卻速率有關(guān),冷卻速率愈大,偏離愈大。



對于加工材料而言,紫銅止水片鑄錠塑性是至關(guān)重要的。為了保證鑄錠良好的變形塑性,除防止鑄錠中的一些缺陷外,顯然不希望鑄錠組織處于非平衡凝固狀態(tài)。由于產(chǎn)生非平衡狀態(tài)的原因是結(jié)晶過程中擴散受阻,因而此種狀態(tài)在熱力學(xué)上是亞穩(wěn)定的,有自動向平衡態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢。人們可利用這一趨勢,將鑄態(tài)合金加熱到一定溫度,提高原子擴散能力,使其較快完成由非平衡向平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)化過程。這種處理稱為均勻化退火或擴散退火。熱軋是紫銅片止水帶生產(chǎn)中鑄錠開坯的主要手段。充分利用紫銅片止水帶在高溫條件下具有優(yōu)異的塑性這一特點,從而以較小的軋制力實現(xiàn)較大程度的變形。熱軋的鑄錠一般由半連續(xù)、連續(xù)鑄造或鐵模鑄造提供。鑄錠規(guī)格的選擇應(yīng)考慮產(chǎn)品的品種、規(guī)格、生產(chǎn)規(guī)模、軋機設(shè)備條件及鑄造方式等。鑄錠的厚度一般與軋輥的直徑之比為1:(3.5~7),同時不超過軋機的開口度;在設(shè)備、工藝條件允許的情況下增大鑄錠的厚度,可以提高生產(chǎn)效率和成品率。鑄錠寬度通常等于或數(shù)倍于成品寬度,并適當考慮寬展量及切邊量;一般鑄錠寬度還應(yīng)控制在軋輥長度的80%以內(nèi)。鑄錠的長度在滿足終軋溫度及輥道長度的條件下,盡量增加鑄錠的長度,以提高生產(chǎn)效率和成品率。


 




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