大锭子的凝固

明天

凝固：

凝固通俗的理解就是液体转变为固体。那转变和什么有关呢？

我们从三方面来考虑这个问题：

热力学：我们为什么引入热力学，因为凝固跟温度有密切关系，研究热力学我们研究什么呢？研究平衡，归根到底我们研究自由能图上的固--------液两条线，温度高于熔点液相自由能低于固相自由能；温度降低，固线不动，将液线向上移，左端两点接触，此时达到液相线温度，此时开始凝固；温度继续降低，交点从左端沿着固线向右端前进，此时是固液共存；达到右端，理论上凝固结束；最后液线在固线之上，固体全部形成。

我们思考，现在我知道什么条件下可以凝固，但是我知道需要用多久吗？凝固的快还是慢，与什么有关，凝固的组织是什么样的？带着这些问题，继续前进。

研究快慢引入传热学，从扩散引入浓度的概念，从原子机制研究扩散，原子从这个位置跳到其他的位置，到底怎么跳，跳过去多少个，扩散和浓度的关系引出了FICK的两个定律，根据初值和边界条件解了方程，到这里我就可以解决两种工程问题了：

1.    均匀化

2.    一种物质进入另一种物质的快慢

现在我们已经了解了时间问题，最后关心，凝固的组织的影响因数

   动力学：考虑形核（什么情况下可以形核，只有到原子团族大到一个临界尺寸才能形核），能不能连续形核，形核的速度，晶核长大，连续生长，界面问题

研究大锭子的凝固：

从钢水导入模子中开始，模壁的温度梯度大于其他位置，率先形核，开始任何方向只要达到形核条件都能形核，之后由于竞争长大，平行于模壁方向的晶粒（其他晶粒在对流作用下掉落）会超过其他方向的晶粒长大形成激冷区。（对流在激冷区的作用同等轴晶相似，没有对流就不会有激冷区）

随着温度梯度的下降，激冷区的晶体以枝晶的方式沿着垂直于模壁的方向生长（与热流方向平行，相反，详细资料可以查看材料科学或固体物理），此方向生长最快，超越其他方向生长，离模壁的距离越远，温度梯度越小，固体和液体之间有一个中间地带称糊状区，固体这一侧形成的是所有枝晶称柱状晶区。（理解成分过冷，从平面凝固到胞状凝固的那几个胞的生长图，胞状晶转变成树枝晶是温度梯度更大一点，这个机理目前还没有证实，一次轴和二次轴，三次和一次无法区分，那个部位较粗，那个部位会熔断）

中心会形成等轴晶区：（中心部位随机取向的等轴晶粒成分，来源为熔化下来的枝晶侧壁）凝固前沿枝晶的再熔化造成了晶粒的倍增，对流提供了很好的条件，对流可以带走晶臂还能散掉液体过热的热量，使得晶臂能够长大，除生长方向外，其他和枝晶非常像。

A，           V偏析的产生：

随着凝固的进行，达到固体金属不能自由运动时，继续凝固则固体的骨架强度增大，凝固收缩必须靠枝晶间的流动来补充（形成虹吸效应），而枝晶前端的糊状区有一个天然屏障，液体必须通过这个区才能补进枝晶间隙，从而形成流动。

柱状晶生长时，靠近模壁的枝晶间液相比枝晶顶部的液相温度低；与枝晶接触的液相成分随温度变化（枝晶生长排除溶质），所以枝晶间液相的密度随温度和浓度变化有关：

先讨论密度与溶质的关系，不同的密度层通过糊状区而形成缓慢而稳定的流体流动，合金成分会引起糊状区液体向上（是引起对流的因素）或者向下的流动；

密度和温度的关系：钢锭中靠近固相的枝晶间液相由于有较高成分的C,Si,P,S等元素，密度较小，由于∂ρ/∂T>0,富集溶质沿枝晶向上运动。

综上所述，由于温度，浓度的共同作用，∂ρ/∂C<0，产生浮力使枝晶间液相沿糊状区上浮，在液相中心下沉。

∂ρ/∂T>0，糊状区液体由于浮力沿枝晶--------液界面向上流动，中心等轴晶区向下流动，向上流动形成A偏析，中心区域形成V偏析，外部的A与内部V之间明显界限是由于凝固收缩引起的虹吸作用，使富集溶质的向上流动逐渐转变为向下流动所致。

今天下午没事，写了一点东西，下周把液相到马氏体也写一下，欢迎大家指出不对的地方。

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哈哈，好好学习，学到敢在现场控制‘开浇’，

再到，‘这几炉爷我要了’，那时，银子整捆摆在操作台上，这段时间，全听你的，哈哈

看真空，看时间，破真空，保护浇铸，各种玩法，成品水平最终比德国只差3%，

别笑，这3%，你要再努力15年，

大和号，全套德国设备玩的，米国最终要弄清楚跟阿拉到底差多少，当然，最终弄清楚了，差距还是明显的，