·264· 北京科技大学学报 1998年第3期 式(2)确定了悬浮剂加人量与钢液温度降之间的关系.由此可知加入2%的悬浮剂钢液 过热度可降低32℃. 悬浮剂吸收钢液的过热量，在微观上使钢液中质点周围形成一个降温区，在宏观上极大 地改善了钢锭截面的温度分布（如图2b所示） 3.2悬浮浇注对钢锭的凝固速度的影响 凝固速度是钢锭凝固过程一个极其重要的过程变量，它直接影响到钢锭中晶粒的粗细和 元素的偏析. 凝固速度可表示为：R=V/G,式中，V为合金冷却速度，℃s;R为凝固速度，ms;G为温 度梯度，℃m. 悬浮浇注略微提高了钢锭中心区域的拎却速度（如图1b所示），降低了钢锭截面的温度 梯度（如图2b所示），从而增加了钢锭中心区域的凝固速度， 3.3悬浮浇注对钢锭的形核率影响 形核率是在单位体积中单位时间内形成的晶核数目.形核率越高，晶粒和组织越细，钢锭 的力学性能越高.悬浮浇注工艺在增加钢锭凝固速度的同时，也为钢液提供了大量的异质核 心，使钢锭的形核率大大增加.钢锭的组织就会细化.其结果如图3所示 100μm 100um 图3轴承钢锭的组织，浸蚀剂为4%硝酸酒精.(a)普通浇注；(b)悬浮浇注 3,4悬浮浇注与钢锭的凝固方式的关系 钢锭的致密性和健全性与合金的凝固方式密切相关.轴承钢这样的高碳钢，是宽结晶温 度范围的合金，按体积凝固方式进行凝固.其结果是钢锭缩松、缩孔较严重.悬浮浇注工艺降 低了钢锭断面的温度梯度，按常规理论，其缩松应严重，但实验结果显示其中心缩松大为减 小，这是因为悬浮浇注工艺在降低温度梯度的同时缩短了合金的实际结晶温度间隔.下面讨 论冷却条件对实际结晶温度间隔的影响 由平方根定律可知，钢锭凝固的厚度e=KV,则晶体的生长速度R=dedr=l/2·KW, 于是， x=K2/4R2 (3) 对于固液两相区的凝固时间： L-=△T/GR (4 由式(1)与式(2)相等，可推得：