4.5.1　鑄錠的宏觀組織

金屬鑄錠凝固時(shí)，由于表面和中心的結(jié)晶條件不同，其凝固后的結(jié)構(gòu)是不均勻的。凝固后的晶粒較為粗大，通常利用肉眼即可看到鑄錠整個(gè)體積中明顯地分為三種晶粒狀態(tài)區(qū)域，如圖4-13所示。鑄錠組織形成過程如圖4-14所示。

圖4-13　鑄錠的宏觀組織

圖4-14　鑄錠組織形成示意圖

（a）形核　　　　?。╞）表層細(xì)晶區(qū)的形成

（c）柱狀晶的形成?。╠）中心等軸晶的形成

1．表層細(xì)晶區(qū)

當(dāng)液態(tài)金屬注入錠模中后，型壁溫度低，與型壁接觸的很薄一層熔液產(chǎn)生強(qiáng)烈過冷，而且型壁可作為非均勻形核的基底，因此，立刻形成大量的晶核，這些晶核迅速長大至互相接觸，在金屬表面形成一層厚度不大，由細(xì)小的、方向雜亂的等軸晶粒組成的細(xì)晶區(qū)。

2．柱狀晶區(qū)

隨著“細(xì)晶區(qū)”薄殼形成，型壁被熔液加熱而不斷升溫，使剩余液體冷卻變慢，并且由于結(jié)晶時(shí)釋放潛熱，故細(xì)晶區(qū)前沿液體的過冷度減小，形核變得困難，但此時(shí)長大速度受到的影響較小，因此細(xì)晶區(qū)中現(xiàn)有的晶體中那些適宜生長的晶粒就會(huì)長大。在這種情況下，只有一次軸（即生長速度最快的晶向）垂直于型壁（散熱最快方向）的晶體才能得到優(yōu)先生長，而其他取向的晶粒，由于受鄰近晶粒的限制而不能發(fā)展，因此，這些與散熱相反方向的晶體擇優(yōu)生長而形成柱狀晶區(qū)。各柱狀晶均是向液體內(nèi)部平行長大的。

3．中心等軸晶區(qū)

柱狀晶生長到一定程度，由于前沿液體遠(yuǎn)離型壁，散熱困難，冷速變慢，而且熔液中的溫差隨之減小，這將阻止柱狀晶的快速生長。于是在柱狀晶區(qū)前沿，將出現(xiàn)一個(gè)過冷度更小、溫度比較均勻、沒有明顯散熱方向的液態(tài)金屬區(qū)。當(dāng)整個(gè)熔液溫度降至熔點(diǎn)以下時(shí)，剩余液體中某些未熔雜質(zhì)或從柱狀晶上被沖下的晶枝成為晶核，向各個(gè)方向均勻長大，最后形成一個(gè)中心粗等軸晶區(qū)。