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紫铜止水片凝固现象和组织
1.纯铜的铸锭组
从低倍组织可知,铸锭边部为柱状晶,中部则为较粗的等轴晶。实际上,当铸锭时冷却强度足够大或铸锭尺寸较小的情况下,整个铸锭可能全由柱状晶组成。紫铜止水片其他铜合金的低倍组织均具有与此相同的特点。从显组织观察可知,晶粒内部无明显特征,晶界较细,与一般单相合金的平衡结晶组织无异。2.单相铜合金的铸锭组织特征
铜合金的凝固过程为非平衡过程,所以其铸锭组织一般偏离平衡态。下面以匀晶、包晶及共晶二元系合金为例说明。
匀晶系相图及某合金凝固时可能的非平衡固相线轨迹。
3.铸态铜合金的性能特征
由于铸态铜合金组织偏离平衡态,因此其性能表现如下特征。
①若枝晶偏析使组织中出现非平衡脆性相[如 Cu-Sn-P合金中出现的非平衡(a+8)共析体及Cu3P相],则合金塑性降低明显,特别是枝晶网胞间生成连续的粗大脆性化合物。
②枝晶芯部与同胞间化学成分不同,可形成浓度差电池,降低材料的电化学腐蚀抗网状壳层时,合金塑性将急剧下降。
③铸锭加工变形时,具有不同化学成分的各显区域拉长并形成带状组织,导致材料力。当出现非平衡第二相时一般亦降低抗蚀性。各向异性以及增加晶间断裂的倾向(如层状断口)。
④固相线温度下移,使工艺过程的一些参数难以掌握,如热变形前的加热温度不能超过因非平衡凝固固相线下移导致的 固相点温度,以免造成过烧现象。
一包晶系相图和某合金凝固时可能的非平衡固相线轨迹。与匀晶系合金类似,a1-a4表示x合金凝固时固相(a)平均成分的走向,即非平衡固相线。x合金按平衡态凝固时,固相点温度应为T3,凝固完毕应为a单相
固溶体晶粒。但在非平衡凝固的情况下,x合紫铜止水片Cu30Ni合金铸造显金冷至T4温度时,剩余的液相L4将与部分固相a4发生包晶反应,即a4+L4→B,完成 的凝固过程,因此该合金的 凝固温度为T4,并产生了一种通过包晶反应而得到的新相B。此种B相为非平衡相,因为按平衡态,该相在x合金中是不存在的。一共晶系相图和某合金凝固时可能的非平衡固相线轨迹。x合金凝固过程与上面两个系列合金类似,a1-a表示x合金凝固时固相平均成分的走向。按平衡态凝固x合金的固相点温度将为T3,凝固后合金组织为a单相固溶体晶粒。但在实际的非平衡凝固条件下,紫铜止水片在T温度时,剩余液相(L。)将发生共晶反应即L。→a+,生成平衡态下不存在的非平衡共晶。
