·894· 北京科技大学学报 第34卷 内 (b) 高 20mm 图2铸坯中心裂纹照片.(a)酸浸低倍照片：(b)图2(a)的局部放大 Fig.2 Macrographs of the central crack in the casting bloom:(a)macrograph etched by hydrochloric acid:(b)local magnification of Fig.2(a) 中心裂纹苦味酸浸蚀照片如图3所示.位置1区，形貌相似，沿一次枝晶间隙展开 和位置2的裂纹分别在柱状晶区末端和粗大等轴晶 5mm 5 mm 图3中心裂纹苦味酸浸蚀照片.(a)试样1：(b)试样2 Fig.3 Photographs of the central crack after etching by picric acid:(a)Sample 1:(b)Sample 2 根据枝晶间距与冷却速率经典关系式回： 小，富集溶质所占的体积分数小，微观偏析倾向小 入，=ae". (1) 铸坯的二次枝晶间距远远大于文献值，所以考虑到 式中：a和n为常数，分别取109.2和0.44：入.为二 富集溶质和微观偏析的影响，进一步对中心裂纹进 次枝晶间距，um;e为冷却速率，Ks-1 行了微观检测分析. 在试样1上按距离内弧远近依次取三个点，分 2.2中心裂纹的微观检测分析 别为此试样上裂纹开裂的起始点、中间点和结束点， 中心裂纹硝酸酒精侵蚀后的组织形貌如图4所 具体位置见图3(a). 示.裂纹的开裂方式均是沿晶界开裂和延伸，为典 由图3和表3可知，连铸坯中心裂纹起始于柱 型的沿晶开裂形貌. 状晶区末端，该位置柱状晶粗大，二次枝晶间距较 使用扫描电镜观察裂纹断口形貌.中心裂纹表 大，根据式(1)可得出该位置铸坯冷却速率小且持 面的扫描电镜照片如图5所示.裂纹断口表面无明 续减小，凝固缓慢.文献0]的研究也表明：二次枝 显韧窝，而是光滑的凝固液膜和金属液滴，为典型的 晶间距在100~220μm时，枝晶组织细小，枝晶间隙 液相凝固收缩形貌 图6为开裂晶界处和未开裂晶界处元素分布线 表3试样1的二次枝品间距和冷却速率 扫描结果.如图6(a)所示，开裂晶界处与附近其他 Table 3 Secondary arm spacing and cooling rate of Sample 1 位置相比，存在明显的C、S和P偏析，Mn无明显变 位置（到内弧距离）/ 二次枝品 冷却速率/ 编号 化；如图6(b)所示，未开裂晶界处与附近其他位置 mm 间距/μm (K.s-1) 相比，存在明显的P、S和Mn偏析，C无明显变化. 90 347 0.0723 2.3晶界处夹杂物的研究 2 107 397 0.0532 图7可以看出，晶界处存在较多黑点，形状多呈 3 124 426 0.0453 长条状或块状，尺寸大小不一，多在10~20m.通北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 图 2 铸坯中心裂纹照片． ( a) 酸浸低倍照片; ( b) 图 2( a) 的局部放大 Fig． 2 Macrographs of the central crack in the casting bloom: ( a) macrograph etched by hydrochloric acid; ( b) local magnification of Fig． 2( a) 中心裂纹苦味酸浸蚀照片如图 3 所示． 位置 1 和位置 2 的裂纹分别在柱状晶区末端和粗大等轴晶 区，形貌相似，沿一次枝晶间隙展开． 图 3 中心裂纹苦味酸浸蚀照片． ( a) 试样 1; ( b) 试样 2 Fig． 3 Photographs of the central crack after etching by picric acid: ( a) Sample 1; ( b) Sample 2 根据枝晶间距与冷却速率经典关系式［9］: λs = aε － n ． ( 1) 式中: a 和 n 为常数，分别取 109. 2 和 0. 44; λs为二 次枝晶间距，μm; ε 为冷却速率，K·s － 1 ． 在试样 1 上按距离内弧远近依次取三个点，分 别为此试样上裂纹开裂的起始点、中间点和结束点， 具体位置见图 3( a) ． 由图 3 和表 3 可知，连铸坯中心裂纹起始于柱 状晶区末端，该位置柱状晶粗大，二次枝晶间距较 大，根据式( 1) 可得出该位置铸坯冷却速率小且持 续减小，凝固缓慢． 文献［10］的研究也表明: 二次枝 晶间距在 100 ～ 220 μm 时，枝晶组织细小，枝晶间隙 表 3 试样 1 的二次枝晶间距和冷却速率 Table 3 Secondary arm spacing and cooling rate of Sample 1 编号 位置( 到内弧距离) / mm 二次枝晶 间距/μm 冷却速率/ ( K·s － 1 ) 1 90 347 0. 072 3 2 107 397 0. 053 2 3 124 426 0. 045 3 小，富集溶质所占的体积分数小，微观偏析倾向小． 铸坯的二次枝晶间距远远大于文献值，所以考虑到 富集溶质和微观偏析的影响，进一步对中心裂纹进 行了微观检测分析． 2. 2 中心裂纹的微观检测分析 中心裂纹硝酸酒精侵蚀后的组织形貌如图 4 所 示． 裂纹的开裂方式均是沿晶界开裂和延伸，为典 型的沿晶开裂形貌． 使用扫描电镜观察裂纹断口形貌． 中心裂纹表 面的扫描电镜照片如图 5 所示． 裂纹断口表面无明 显韧窝，而是光滑的凝固液膜和金属液滴，为典型的 液相凝固收缩形貌． 图 6 为开裂晶界处和未开裂晶界处元素分布线 扫描结果． 如图 6( a) 所示，开裂晶界处与附近其他 位置相比，存在明显的 C、S 和 P 偏析，Mn 无明显变 化; 如图 6( b) 所示，未开裂晶界处与附近其他位置 相比，存在明显的 P、S 和 Mn 偏析，C 无明显变化． 2. 3 晶界处夹杂物的研究 图 7 可以看出，晶界处存在较多黑点，形状多呈 长条状或块状，尺寸大小不一，多在 10 ～ 20 μm． 通 ·894·