止水銅片 紫銅止水片凝固現象和組織 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。止水銅片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。從顯微組織觀察可知,晶粒內部無明顯特征,晶界較細,與一般單相合金的平衡結晶組織無異。 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。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。 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。繼續冷至T2紫銅止水片溫度時,析出的固相成分應為a2,與之平衡的液相成分改變為L2。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。但實際上,固態的擴散速率遠小于液態的擴散速率,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,冷卻速率愈大,偏離愈大。 由于先后凝固的固相在成分上的差異,不同成分固相受侵蝕程度將不同,因而在我們觀察合金的顯微組織時就會觀察到典型的枝晶組織,枝晶臂的成分與枝晶同胞間的成分(B組元含量高)不同,因而顯示出不同的顏色。這種因非平衡凝固(結晶)導致的晶粒內成分不均勻的現象稱晶內偏析或枝晶偏析。紫銅止水片Cu-Ni合金鑄造后的顯微組織,白色枝干含鎳較高,周圍黑色部分含銅較高,但均為銅鎳a固溶體。 一包晶系相圖和某合金凝固時可能的非平衡固相線軌跡。與勻晶系合金類似,a1-a4表示x合金凝固時固相(a)平均成分的走向,即非平衡固相線。x合金按平衡態凝固時,固相點溫度應為T3,凝固完畢應為a單相 固溶體晶粒。但在非平衡凝固的情況下,x合紫銅止水片Cu30Ni合金鑄造顯微金冷至T4溫度時,剩余的液相L4將與部分固相a4發生包晶反應,即a4+L4→B,完成 的凝固過程,因此該合金的 凝固溫度為T4,并產生了一種通過包晶反應而得到的新相B。此種B相為非平衡相,因為按平衡態,該相在x合金中是不存在的。