·1338 工程科学学报，第40卷，第11期 在6000~60000℃·min1),枝晶非常细小，枝晶间 却速度增大，碳化物的分布更加广泛，呈现不连续的 隙也极小，这将使得最后凝固的区域小，因此在凝固 链状分布在枝晶间：此外，部分块状碳化物分布在枝 最后阶段形成的共晶组织尺寸也较小，一般小于 品干，尺寸较大，如图10(c)所示.随着冷却速率增 5um.同时在共晶心部，有富含Cr、Mo、Zr、B等元素 大，枝品细化，枝晶间隙增多，凝固末期共晶组织大 的相，如图9(d)示. 量析出，消耗了A、T等碳化物形成元素，因此枝晶 2.3.2冷却速度对K424合金碳化物的影响 间碳化物尺寸细小，呈链状分布在相邻的共晶之间： 图10所示为不同冷速下K424合金中碳化物 凝固初期从液相中析出的块状碳化物尺寸相对 的显微组织形貌，当合金处于低冷却速率时，随着冷 较大. 却速率的增加，碳化物数量增多，尺寸有所减小，并 当冷却方式为铜模水冷时，冷速极大，此时枝晶 且呈现出长条状的折线型，如图10(a)、(b)所示. 细小，碳化物呈现颗粒的草书状在枝品间析出，如 当冷却方式为保温空冷时，与低冷速时相比，冷 图10(d)所示. (aj (b) (d 50 um 图10不同冷却速度下K424合金碳化物形貌.(a)10℃·mim1:(b)25℃·mim1:(c)保温空冷冷速：(d)铜模水冷冷速 Fig.l0 Microstructure evolution of carbides of K424 alloy with the different solidification cooling rates:(a)10℃·min-l；(b)25℃·min-l；(c） air cooling sample,(d)water cooling sample 2.3.3冷却速度对K424合金y'相的影响 相尺寸较小，并且由规则的立方型转化为球形，Y相 图11所示为K424合金在不同冷却速率凝固 的尺寸约为60nm,如图11(d)所示. 后合金的y'相显微形貌：当冷速极低时，合金中y' 3分析与讨论 相呈现出花瓣状，并且合金中出现大量的二次y' 相，随着冷却速率的增加，一次Y'相从花瓣状逐渐 等温凝固实验能够比较“动态”的展示整个凝 变得规则，尺寸减小，数量增加，y'相的尺寸从2um 固过程中固液两相的变化规律，结合能谱(EDS)等 左右减小到1m以下，如图11(a)、(b)所示. 分析手段可以分析合金在凝固过程中元素的偏析情 当冷却方式为保温空冷时，与极慢冷速相比，冷 况、能够比较准确的判断析出相的化学成分，从而确 却速度增大，Y'相的的尺寸变得更小，并且呈现更加 定元素偏析对相析出行为的影响等凝固特性.但同 规则立方形，析出量增加，排列也更加密集：此外，在时，等温凝固试验只能大致确定一个温度范围，要获 一次y相的间隙，仍然能观察到部分二次颗粒状Y 得准确的相的析出温度、固相线、液相线等凝固特 相的析出，y'相尺寸大多在400~500nm之间，如 性，还需要结合DSC整体分析.根据等温凝固实验 图11(c)所示. 以及DSC测试结果，K424合金的凝固主要包括这 当冷却方式为铜模水冷时，冷速较大，此时y' 几个过程，如图12所示.工程科学学报,第 40 卷,第 11 期 在 6000 ~ 60000 益·min - 1 ),枝晶非常细小,枝晶间 隙也极小,这将使得最后凝固的区域小,因此在凝固 最后阶段形成的共晶组织尺寸也较小,一般小于 5 滋m. 同时在共晶心部,有富含 Cr、Mo、Zr、B 等元素 的相,如图 9(d)所示. 2郾 3郾 2 冷却速度对 K424 合金碳化物的影响 图 10 所示为不同冷速下 K424 合金中碳化物 的显微组织形貌,当合金处于低冷却速率时,随着冷 却速率的增加,碳化物数量增多,尺寸有所减小,并 且呈现出长条状的折线型,如图 10(a)、(b)所示. 当冷却方式为保温空冷时,与低冷速时相比,冷 却速度增大,碳化物的分布更加广泛,呈现不连续的 链状分布在枝晶间;此外,部分块状碳化物分布在枝 晶干,尺寸较大,如图 10(c)所示. 随着冷却速率增 大,枝晶细化,枝晶间隙增多,凝固末期共晶组织大 量析出,消耗了 Al、Ti 等碳化物形成元素,因此枝晶 间碳化物尺寸细小,呈链状分布在相邻的共晶之间; 凝固初期从液相中析出的块状碳化物尺寸相对 较大. 当冷却方式为铜模水冷时,冷速极大,此时枝晶 细小,碳化物呈现颗粒的草书状在枝晶间析出,如 图 10(d)所示. 图 10 不同冷却速度下 K424 合金碳化物形貌. (a) 10 益·min - 1 ; (b) 25 益·min - 1 ; (c) 保温空冷冷速; (d)铜模水冷冷速 Fig. 10 Microstructure evolution of carbides of K424 alloy with the different solidification cooling rates: (a) 10 益·min - 1 ; (b) 25 益·min - 1 ; (c) air cooling sample, (d) water cooling sample 2郾 3郾 3 冷却速度对 K424 合金 酌忆相的影响 图 11 所示为 K424 合金在不同冷却速率凝固 后合金的 酌忆相显微形貌;当冷速极低时,合金中 酌忆 相呈现出花瓣状,并且合金中出现大量的二次 酌忆 相,随着冷却速率的增加,一次 酌忆相从花瓣状逐渐 变得规则,尺寸减小,数量增加,酌忆相的尺寸从 2 滋m 左右减小到 1 滋m 以下,如图 11(a)、(b)所示. 当冷却方式为保温空冷时,与极慢冷速相比,冷 却速度增大,酌忆相的的尺寸变得更小,并且呈现更加 规则立方形,析出量增加,排列也更加密集;此外,在 一次 酌忆相的间隙,仍然能观察到部分二次颗粒状 酌忆 相的析出,酌忆相尺寸大多在 400 ~ 500 nm 之间,如 图 11(c)所示. 当冷却方式为铜模水冷时,冷速较大,此时 酌忆 相尺寸较小,并且由规则的立方型转化为球形,酌忆相 的尺寸约为 60 nm,如图 11(d)所示. 3 分析与讨论 等温凝固实验能够比较“动态冶 的展示整个凝 固过程中固液两相的变化规律,结合能谱(EDS)等 分析手段可以分析合金在凝固过程中元素的偏析情 况、能够比较准确的判断析出相的化学成分,从而确 定元素偏析对相析出行为的影响等凝固特性. 但同 时,等温凝固试验只能大致确定一个温度范围,要获 得准确的相的析出温度、固相线、液相线等凝固特 性,还需要结合 DSC 整体分析. 根据等温凝固实验 以及 DSC 测试结果,K424 合金的凝固主要包括这 几个过程,如图 12 所示. ·1338·