·1340· 工程科学学报.第40卷，第11期 液相 液相 物厂 碳化物 共品 共品 共晶 ￥￥ :￥￥ 热 低冷速(10℃·mim-) 低冷速(300400℃·min-) 高冷速(103-10℃·min-) 冷却速度 图13冷却速度对K424合金组织的影响规律 Fig.13 Schematic diagram of microstructure in K424 alloy at different cooling rates 期形成的碳化物的尺寸和数量都减小，凝固初期形 minl的亚快速凝固条件下，共晶尺寸均在5m以下. 成的碳化物数量减小，但尺寸仍然较大.凝固末期 随着冷速增加，枝品间的碳化物的尺寸与数量也发生 产生的共晶组织消耗了一部分A、Ti等Y'相形成元 了较大变化，当冷速为~10'℃mim1时，碳化物多呈 素，且冷却速度的增大，使得y相的生长受到抑制， 现长棒状在品界析出，长度达30~40um,并且随着冷 其形貌开始由不规则的花瓣形状转变为比较规则的 速增大，碳化物变得更长更窄，呈折线型：当冷却速率 立方体，尺寸也由2m减小到500nm左右. 在300~400℃·min1时，由于共晶组织的大量析出消 当冷却方式为铜模水冷时，由于合金冷却速度 耗了部分碳化物形成元素，如T、Nb等，因此碳化物 极大，此时枝晶组织极为细小，碳化物呈现颗粒状析 数量减小及尺寸均有减小，并且主要为块状的碳化 出，枝晶间隙有少量的共晶组织析出，尺寸均在 物，晶界上的长条状折线型的碳化物较少：当冷却速 5μm以下，同时在共晶组织的心部出现富含Cr、率103~l0℃min时，碳化物呈细小颗粒状.冷却 Mo、B、Zr等元素的相：y相由立方体转变为球体.速率对K424合金中y'相的形貌以及数量的影响更 铜模吸铸条件下具有较高的冷却速率，极快的冷却 为显著，随着冷却速率的提高，Y相的数量不断增多， 速率使得熔体凝固过程中固/液界面推移的速率很 尺寸不断减小，当冷却速度在~10'℃·min-1时，y'相 快、局部凝固时间很短，合金元素来不及扩散就已经 的平均尺寸在2m左右，并且呈现为不规则的花瓣 被高速移动的界面“淹没”而发生溶质截留的现象， 状：当冷却速度在300~400℃·min时，y'的尺寸在 有效的降低了合金中的成分偏析，从而导致共品相 400~500m左右，并且呈现较为规则的立方型：随着 以及碳化物尺寸和含量的降低.并且在亚快速凝固 冷速进一步提高，当冷却速率在103~10℃·min-1的 条件下，Y相的生长进一步被抑制，形状由立方型转 亚快速凝固条件下，y'相的尺寸在60nm左右，并且形 变为球形，尺寸减小到60nm左右. 貌呈现为球形. 综上所述，随着冷却速率的增加，枝晶形貌从粗 K424合金中Al、Ti元素含量较高，并且A/Ti 大的枝晶转变为细小的枝晶，二次枝晶间距不断减 比较小，这就为共晶组织以及碳化物的形成创造了 小.随着冷速增加，枝品间分布的共品组织尺寸和数 有利条件.当合金冷却速率较大时，元素扩散不均 量经历了先增大后减小的过程，当冷速为 匀，在液相及固相交接，A/Ti比（质量比）达到最小 ~101℃mim-1时，共晶尺寸在10~50um之间：当冷 值，析出粗大的共晶组织；当冷却速率极大时，在液 速增加到300~400℃·min-1时，部分共晶尺寸达到 相及固相周围形成了粗大的共晶，同时在心部形成 100m以上，数量也急剧增多：当冷速为103~10℃· 了Cr、Mo、B、Zr等元素的相.共晶组织对合金的热工程科学学报,第 40 卷,第 11 期 图 13 冷却速度对 K424 合金组织的影响规律 Fig. 13 Schematic diagram of microstructure in K424 alloy at different cooling rates 期形成的碳化物的尺寸和数量都减小,凝固初期形 成的碳化物数量减小,但尺寸仍然较大. 凝固末期 产生的共晶组织消耗了一部分 Al、Ti 等 酌忆相形成元 素,且冷却速度的增大,使得 酌忆相的生长受到抑制, 其形貌开始由不规则的花瓣形状转变为比较规则的 立方体,尺寸也由 2 滋m 减小到 500 nm 左右. 当冷却方式为铜模水冷时,由于合金冷却速度 极大,此时枝晶组织极为细小,碳化物呈现颗粒状析 出,枝晶间隙有少量的共晶组织析出,尺寸均在 5 滋m 以下,同时在共晶组织的心部出现富含 Cr、 Mo、B、Zr 等元素的相;酌忆相由立方体转变为球体. 铜模吸铸条件下具有较高的冷却速率,极快的冷却 速率使得熔体凝固过程中固/ 液界面推移的速率很 快、局部凝固时间很短,合金元素来不及扩散就已经 被高速移动的界面“淹没冶而发生溶质截留的现象, 有效的降低了合金中的成分偏析,从而导致共晶相 以及碳化物尺寸和含量的降低. 并且在亚快速凝固 条件下,酌忆相的生长进一步被抑制,形状由立方型转 变为球形,尺寸减小到 60 nm 左右. 综上所述,随着冷却速率的增加,枝晶形貌从粗 大的枝晶转变为细小的枝晶,二次枝晶间距不断减 小. 随着冷速增加,枝晶间分布的共晶组织尺寸和数 量经 历 了 先 增 大 后 减 小 的 过 程, 当 冷 速 为 ~10 1益·min - 1时,共晶尺寸在 10 ~ 50 滋m 之间;当冷 速增加到 300 ~ 400 益·min - 1时,部分共晶尺寸达到 100 滋m 以上,数量也急剧增多;当冷速为 10 3 ~10 4益· min - 1的亚快速凝固条件下,共晶尺寸均在5 滋m以下. 随着冷速增加,枝晶间的碳化物的尺寸与数量也发生 了较大变化,当冷速为 ~ 10 1益·min - 1时,碳化物多呈 现长棒状在晶界析出,长度达30 ~40 滋m,并且随着冷 速增大,碳化物变得更长更窄,呈折线型;当冷却速率 在300 ~400 益·min - 1时,由于共晶组织的大量析出消 耗了部分碳化物形成元素,如 Ti、Nb 等,因此碳化物 数量减小及尺寸均有减小,并且主要为块状的碳化 物,晶界上的长条状折线型的碳化物较少;当冷却速 率 10 3 ~10 4益·min - 1时,碳化物呈细小颗粒状. 冷却 速率对 K424 合金中 酌忆相的形貌以及数量的影响更 为显著,随着冷却速率的提高,酌忆相的数量不断增多, 尺寸不断减小,当冷却速度在 ~ 10 1益·min - 1时,酌忆相 的平均尺寸在 2 滋m 左右,并且呈现为不规则的花瓣 状;当冷却速度在 300 ~ 400 益·min 时,酌忆的尺寸在 400 ~500 nm 左右,并且呈现较为规则的立方型;随着 冷速进一步提高,当冷却速率在 10 3 ~ 10 4益·min - 1的 亚快速凝固条件下,酌忆相的尺寸在60 nm 左右,并且形 貌呈现为球形. K424 合金中 Al、Ti 元素含量较高,并且 Al / Ti 比较小,这就为共晶组织以及碳化物的形成创造了 有利条件. 当合金冷却速率较大时,元素扩散不均 匀,在液相及固相交接,Al / Ti 比(质量比)达到最小 值,析出粗大的共晶组织;当冷却速率极大时,在液 相及固相周围形成了粗大的共晶,同时在心部形成 了 Cr、Mo、B、Zr 等元素的相. 共晶组织对合金的热 ·1340·