一、鑄錠中的化學(xué)成分偏析鑄錠中化學(xué)成分分布不均的現(xiàn)象叫偏析。在變形鋁合金中，偏析主要有晶內(nèi)偏析和逆偏析。

1．1 晶內(nèi)偏析

顯微組織中晶粒內(nèi)化學(xué)成分不均的現(xiàn)象稱晶內(nèi)偏析。

晶內(nèi)偏析的顯微組織特征是，浸蝕后的晶內(nèi)呈水波紋狀的類似樹木年輪狀組織。晶粒內(nèi)顯微硬度不同，晶界附近顯微硬度高，晶粒中心顯微硬度低。

晶內(nèi)偏析的存在，使晶粒內(nèi)部的化學(xué)成分和鑄錠的組織極不均勻，使鑄錠的性能嚴(yán)重惡化，主要是：

1)固溶體晶內(nèi)偏析造成的化學(xué)成分不均勻性和出現(xiàn)的不平衡過剩相，使合金抵抗電化學(xué)腐蝕的穩(wěn)定性降低。2)非平衡共晶或低熔組成物的出現(xiàn)使合金開始熔化溫度降低，使鑄錠在隨后的熱變形或淬火的加熱過程中容易產(chǎn)生局部過燒。3)晶內(nèi)偏析不僅造成非平衡相出現(xiàn)和使第二相數(shù)量增加，而且，這些低熔相在晶枝周圍組成硬而脆的枝晶網(wǎng)絡(luò)，使鑄錠的塑性和加工性能急劇降低。4)由晶內(nèi)偏析造成的化學(xué)成分不均勻性遺傳到半制品中，導(dǎo)致退火后在加工材中形成粗大晶粒。

晶內(nèi)偏析是不平衡結(jié)晶造成的。因此在鋁合金連續(xù)鑄造的實(shí)際生產(chǎn)中，晶內(nèi)偏析是不可避免的。消除晶內(nèi)偏析的有效方法是對(duì)鑄錠進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的均勻化處理。

在連續(xù)鑄造時(shí)，減輕晶內(nèi)偏析的方法是：

第一，提高冷卻速度，采用變質(zhì)處理以細(xì)化晶粒和晶內(nèi)結(jié)構(gòu)，縮小晶內(nèi)偏析的范圍。

第二，采用完全相反的方法，降低冷卻速度，進(jìn)行類似錠模鑄造的深液穴鑄造，以降低鐵、錳等元素的過飽和程度從而減輕偏析程度。

第三，選擇一些能適當(dāng)?shù)馗淖兒辖鸾Y(jié)晶性質(zhì)的添加劑。例如在3A21合金中加入適量鐵，使固浴體中錳的濃度降低，從而減少錳在晶粒內(nèi)部分布的不均一性。實(shí)際生產(chǎn)中，在有雜質(zhì)鐵存在時(shí)，添加鈦對(duì)減輕3A21合金固溶體晶粒中的偏析有好處，因?yàn)殁伷龊湾i偏析的方向正好相反，樹枝狀晶的中心含鈦高，從而減少了鑄態(tài)晶粒中心和邊緣部分的固熔體濃度之差。

1．2 逆偏析

鑄錠邊部的溶質(zhì)濃度高于鑄錠中心溶質(zhì)濃度的現(xiàn)象稱逆偏析。逆偏析的組織特征不易從顯微組織辨別，只能從化學(xué)成分分析上確認(rèn)。

鋁合金鑄錠中的逆偏析是使鑄錠及其壓力加工制品在力學(xué)性能和物理性能方面產(chǎn)生很大差異的重要原因。逆偏析程度嚴(yán)重的區(qū)域其化學(xué)成分甚至超出標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍，使力學(xué)性能超標(biāo)而報(bào)廢。

逆偏析是鋁合金連續(xù)鑄錠凝固過程中的一種拌生現(xiàn)象，無法完全避免，也不能用高溫均勻化使之消除。但根據(jù)逆偏析的形成規(guī)律及影響因素，可以把元素的偏析控制在允許的范圍內(nèi)。其辦法是：

1)提高鑄錠的冷卻強(qiáng)度。2)選擇適當(dāng)?shù)蔫T造速度，使過渡帶對(duì)敞露液面的傾斜角度不致過大，一般以不超過60°為宜。3)適當(dāng)提高鑄造溫度。4)采用合適的鑄造漏斗，均勻?qū)Я?，并使它流向鑄錠的邊緣。二、鑄錠中的氣體和非金屬夾雜物2．1 非金屬夾雜(夾渣)

混入鑄錠中的熔渣或落人鑄錠內(nèi)的其他非金屬雜質(zhì)稱非金屬夾雜。其斷口特征為黑色條狀或片狀，顯微組織特征多為黑色線狀、塊狀、絮狀的紊亂組織，與基體色差明顯。非金屬夾雜是鋁加工制品產(chǎn)生分層和許多表面缺陷的重要原因。在熱處理和加熱過程中，非金屬夾雜的存在可促進(jìn)二次疏松和氣泡的形成。在力學(xué)性能方面，非金屬夾雜是應(yīng)力集中的場(chǎng)所，使合金的強(qiáng)度極限和伸長(zhǎng)率降低。特別是橫向伸長(zhǎng)率及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度和斷裂韌度)降低更為嚴(yán)重。另外，非金屬夾雜物還會(huì)降低合金的抗應(yīng)力腐蝕性能。

非金屬夾雜(夾渣)通常在檢查鑄錠橫向低倍試片時(shí)可以發(fā)現(xiàn)。YS67—1993規(guī)定，對(duì)于全部合金制品，鑄錠試片上不得多于兩點(diǎn)夾渣，且單個(gè)面積小于0．5 mm2，否則就要判廢。非金屬夾雜(夾渣)是鋁合金鑄錠中出現(xiàn)頻率最高的一種廢品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，按質(zhì)量計(jì)算，因夾渣而報(bào)廢的鑄錠占廢品總量的10%～25%。夾渣通常都是在鑄造過程中隨液體金屬一起掉入鑄錠中的爐渣、爐襯碎塊和塊度較大的氧化物所造成的。防止夾渣的辦法是；1)仔細(xì)精煉，保證靜置時(shí)間，并在流盤或漏斗中采用玻璃布過濾；2)盡可能縮短轉(zhuǎn)注距離，建立良好的轉(zhuǎn)注條件，封閉流槽、流盤、漏斗中的所有敞露落差，防止金屬液面波動(dòng)，在可能的條件下最好采用同水平鑄造；3)徹底烘烤轉(zhuǎn)注工具，適當(dāng)提高鑄造溫度，鑄造過程中精心打渣，鑄造結(jié)束后仔細(xì)清理爐子、流盤和其他工具；4)使用清潔的爐料。

2．2氧化膜

按照YS/T417.1—1999的定義，氧化膜是鑄錠中存在的主要由氧化鋁形成的非金屬夾雜物和未排除的氣體(主要為氫氣)。因此，氧化膜是鑄錠中一種特有的屬于非金屬夾雜物類型的缺陷，但是它又與夾渣不同，在對(duì)鑄錠的低倍試片和斷口組織進(jìn)行檢查時(shí)一般不能發(fā)現(xiàn)它，只有采用特制的工藝試樣(將鑄錠試樣鐓粗)才能發(fā)現(xiàn)。

在鑄錠工藝試樣斷口上發(fā)現(xiàn)的氧化膜大致可分為三種類型：一類是呈淺黃色、褐色或暗褐色的片狀氧化膜；一類是表面形態(tài)與片狀氧化膜相似但呈白亮色的“亮片”；另一類是帶有銀白色光澤的呈圓形或橢圓形的“小亮點(diǎn)”。

關(guān)于氧化膜的本質(zhì)目前還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。但許多研究者認(rèn)為：鑄錠中三種類型的氧化膜都是熔體被水分、氫和氧所污染而造成的。其中，片狀氧化膜是由固態(tài)非金屬夾雜物或具有氧化表面的氣泡疏松所形成的分層，亮片是由未被壓合的疏松和氣泡所形成的分層，小亮點(diǎn)是由過飽和固溶體中析出的二次氫氣泡。2．3疏松、縮孔

當(dāng)熔體結(jié)晶時(shí)，由于基體樹枝晶間液體金屬補(bǔ)充不足或由于存在未排除的氣體(主要為氫氣)，結(jié)晶后在枝晶內(nèi)形成的微孔稱疏松。由補(bǔ)縮不足形成的微孔稱為收縮疏松；由氣體形成的疏松稱氣體疏松。疏松的宏觀組織特征為黑色針孔，斷口組織特征為組織粗糙，不致密，疏松嚴(yán)重時(shí)斷口上有白色小亮點(diǎn)。顯微組織特征為有棱角形的黑洞，疏松愈嚴(yán)重，黑洞數(shù)量愈多，尺寸也愈大。

疏松使鑄錠密度減小，致密性降低，特別是降低高強(qiáng)鋁合金的沖擊韌度和橫向伸長(zhǎng)率。此外，有疏松的鑄錠在熱軋和鍛造時(shí)會(huì)引起裂紋，其半成品在球化退火時(shí)將出現(xiàn)氣泡。因此，疏松作為鑄錠的一個(gè)重要組織缺陷，必須設(shè)法防止。對(duì)于鑄錠中已產(chǎn)生的疏松要進(jìn)行嚴(yán)格控制，當(dāng)超出標(biāo)準(zhǔn)允許的程度時(shí)，鑄錠就要判廢。鋁合金鑄錠中疏松的程度一般可以通過測(cè)定試樣的密度并與該合金的理論密度進(jìn)行對(duì)比來確定。

但在生產(chǎn)中，為方便起見，通常都是根據(jù)四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)圖片(該標(biāo)準(zhǔn)是按低倍試片單位面積上疏松孔洞的大小和數(shù)目來制定的，見YS67—1993)對(duì)照評(píng)級(jí)并確定成廢的。對(duì)一般用途的鋁合金鑄錠，直徑大于290 mm的，允許3級(jí)疏松，直徑小于290 mm的，允許2級(jí)疏松；但重要制品用的鑄錠，則不允許有疏松存在。鋁合金連續(xù)鑄錠中的疏松總是分布在過渡帶較寬的等軸晶區(qū)，且總是為氣體所填充。在通常條件下，扁鑄錠的最大疏松區(qū)發(fā)生在寬面表皮層30 mm以內(nèi)的部位。鑄錠的最大疏松區(qū)發(fā)生在鑄錠中心，且隨結(jié)晶器高度增加而向邊部發(fā)展。供流條件對(duì)疏松的分布具有很大影響，并可能破壞上述規(guī)律而在局部地區(qū)造成最大疏松。

根據(jù)疏松的形成過程和影響因素可知，防止鑄錠產(chǎn)生疏松的辦法是：

1)降低熔體中氣體的含量。主要應(yīng)該做到如下幾點(diǎn)：

(1)爐子大、中修后烘爐要徹底；(2)精煉劑、鑄造工具等預(yù)熱烘烤要徹底；(3)精煉要徹底；(4)防止熔體在爐中停留時(shí)間過長(zhǎng)。

2)縮小鑄錠中過渡帶的尺寸。主要的措施是：

鋁合金連續(xù)鑄錠中的疏松總是分布在過渡帶較寬的等軸晶區(qū)，且總是為氣體所填充。在通常條件下，扁鑄錠的最大疏松區(qū)發(fā)生在寬面表皮層30 mm以內(nèi)的部位。鑄錠的最大疏松區(qū)發(fā)生在鑄錠中心，且隨結(jié)晶器高度增加而向邊部發(fā)展。供流條件對(duì)疏松的分布具有很大影響，并可能破壞上述規(guī)律而在局部地區(qū)造成最大疏松。

根據(jù)疏松的形成過程和影響因素可知，防止鑄錠產(chǎn)生疏松的辦法是：

1)降低熔體中氣體的含量。主要應(yīng)該做到如下幾點(diǎn)：

(1)爐子大、中修后烘爐要徹底；(2)精煉劑、鑄造工具等預(yù)熱烘烤要徹底；(3)精煉要徹底；(4)防止熔體在爐中停留時(shí)間過長(zhǎng)。

2)縮小鑄錠中過渡帶的尺寸。2．5 白點(diǎn)

白點(diǎn)指鋁合金鑄錠的斷口組織中一種沒有光線選擇性的呈灰白色的點(diǎn)狀薄膜。白點(diǎn)通常分布在鑄錠底部、澆口部及橫斷面的邊部。關(guān)于白點(diǎn)的本質(zhì)和形成機(jī)理現(xiàn)在還不清楚。初步研究表明，白點(diǎn)具有下列特性：

1)在含鎂高的鋁合金中容易出現(xiàn)；2)呈堿性；3)呈脆性。當(dāng)白點(diǎn)嚴(yán)重時(shí)，它能顯著降低鑄錠的塑性；4)通常分布在鑄錠底部、澆口部及邊部：5)白點(diǎn)的產(chǎn)生主要取決于熔體被氣體飽和的程度及鑄錠的冷卻條件。熔體含氣量愈高，鑄錠冷卻強(qiáng)度愈小，則形成白點(diǎn)的傾向性愈大。防止白點(diǎn)的辦法，一是降低熔體中的氣體含量，二是提高鑄錠的結(jié)晶速度。三、鋁鑄錠中的裂紋鋁合金扁鑄錠中常見的裂紋形式有四種，即：側(cè)面裂紋、底部裂紋、澆口部裂紋、表面裂紋。鋁合金圓鑄錠中常見的裂紋形式有：中心裂紋、表面裂紋、環(huán)狀裂紋和橫向裂紋。鋁合金空心圓鑄錠中常見的裂紋有內(nèi)孔放射狀裂紋、環(huán)狀裂紋和橫向裂紋三種。此外，在鋁合金鑄錠中，還有一種稱為晶層分裂的裂紋形式也時(shí)有所見。鑄錠中氧化膜的分布是不均勻的，也沒有嚴(yán)格的規(guī)律性，但根據(jù)大量的工業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，大致具有下面一些傾向：

1)合金不同，鑄錠中出現(xiàn)的氧化膜類型也不同。通常，片狀氧化膜多見于2A12、7A04、2A11、5A06、2A14等合金中，亮片多見于6A02、2A50、2B50、2A14、2A02等合金中，小亮點(diǎn)多見于2A70、2A80等合金中。

2)鑄錠被氧化膜污染的傾向性隨熔體轉(zhuǎn)注距離加長(zhǎng)、鑄錠規(guī)格減小、氣溫升高和大氣絕對(duì)濕度增大而增大。

3)鑄錠被氧化膜污染的傾向性往往在首、尾鑄次和鑄錠的頭、尾部比較大。

4)鑄錠中氧化膜的顯現(xiàn)程度隨單向變形比的增大而提高。

防止和減少鋁合金鑄錠中產(chǎn)生氧化膜的辦法是：首先，在從原材料的貯存、準(zhǔn)備到熔煉鑄造的每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)內(nèi)，從預(yù)防、保護(hù)、精煉三個(gè)方面入手，層層把關(guān)，采取相應(yīng)措施，聯(lián)合治理，保證金屬的純潔度。其次，防止和減少氧化膜的工作不能僅僅只放在除去熔體中的固態(tài)非金屬夾雜物方面，還應(yīng)該同時(shí)放在大大降低熔體中的氫含量上。在上述措施中，最關(guān)鍵的應(yīng)該做到下面四點(diǎn)：

1)采用最有效的除渣、除氣的聯(lián)合精煉方法；2)采用完善的導(dǎo)爐和轉(zhuǎn)注工藝，實(shí)行同水平鑄造；3)實(shí)行高溫鑄造；4)防止二次污染。

3．1扁鑄錠側(cè)面裂紋

1)扁鑄錠側(cè)面裂紋的特點(diǎn)

(1)屬于冷裂紋；(2)通常發(fā)生于硬合金(如7A04、2A12等)中；(3)直接水冷半連續(xù)鑄造時(shí)，多發(fā)生在鑄錠長(zhǎng)度達(dá)l.5～2 m以后；(4)裂紋起始處常拌隨夾渣、成層、拉裂、或結(jié)晶微裂紋；(5)裂紋平面與水平面夾角取決于鑄造速度和鑄錠寬厚比。鑄造速度愈小，鑄錠愈寬，則夾角愈小。

連續(xù)鑄造時(shí)，扁鑄錠小面受三面冷卻，而大面中心部位受兩面冷卻，小面沿鑄錠軸向的溫度梯度和冷卻速度大大超過大面中心部位沿鑄錠軸向的溫度梯度和冷卻速度，因而使鑄錠小面產(chǎn)生沿高度方向作用的拉應(yīng)力。在剛開始的時(shí)候，可能是因冷隔或非金屬夾雜物起了應(yīng)力集中的作用，使之在小面區(qū)便形成了很淺的原始裂紋。隨著鑄錠的逐漸冷卻，金屬對(duì)切口的敏感性大大提高，鑄錠內(nèi)的殘余應(yīng)力在原始裂紋處，發(fā)生局部集中，當(dāng)超過金屬強(qiáng)度所允許的程度時(shí)，便引起了側(cè)面裂紋的突然發(fā)展。

2)防止側(cè)面裂紋的辦法

(1)降低鑄錠小面區(qū)的拉應(yīng)力

①使用小面開切口的結(jié)晶器，使鑄造時(shí)小面區(qū)的金屬提前冷卻，這時(shí)與小面區(qū)處于同一水平面的鑄錠寬面中心區(qū)的金屬僅在結(jié)晶器壁附近形成一層硬殼，不會(huì)對(duì)小面區(qū)的收縮造成大的阻力，因而降低了小面區(qū)的拉應(yīng)力。同時(shí)，小面區(qū)提前冷卻的結(jié)果，使抵抗拉應(yīng)力的金屬質(zhì)量增加。

②在結(jié)晶器小面開切口的情況下，適當(dāng)增大小面水壓，以加強(qiáng)切口的效果。

③適當(dāng)提高鑄造速度，使鑄錠內(nèi)最大拉應(yīng)力點(diǎn)向?qū)捗嬷行囊苿?dòng)，這時(shí)，處于鑄錠寬面中心地區(qū)的金屬溫度較高，塑性較好，所產(chǎn)生的應(yīng)力很容易被金屬的變形所消除。同時(shí)，抵抗拉應(yīng)力的金屬量增多，故鑄錠側(cè)裂傾向性下降。

④選擇合適的鑄錠截面。小面區(qū)的拉應(yīng)力在鑄錠厚度一定時(shí)隨寬厚比增大而增大，在寬厚比一定時(shí)隨厚度增大而增大。所以，對(duì)冷裂紋傾向大的合金，應(yīng)選擇較小的鑄錠寬厚比。

(2)特別注意防止小面成層、小面拉裂和小面夾渣。

(3)嚴(yán)格按內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)控制好化學(xué)成分，提高合金抵抗熱裂紋和冷裂紋的能力。

3．2局鑄錠底部裂紋

1)扁鑄錠底部裂紋具有下列特點(diǎn)：

(1)在軟合金和硬合金鑄錠底部均有可能產(chǎn)生；(2)軟合金的底部裂紋屬于熱裂紋。裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度多在100 mm以下，并可在底部沿寬度方向的任何部位發(fā)生；(3)硬合金的底部裂紋屬于冷裂紋，多產(chǎn)生于底部夾渣或結(jié)晶裂紋處，特別是鑄錠寬面中心線附近，且常以突然爆發(fā)的形式將整塊鑄錠撕裂。

鑄造開始時(shí)，鑄錠底部與底座接觸而冷卻，形成一層凝殼。當(dāng)開動(dòng)鑄造機(jī)，鑄錠脫模見水時(shí)，鑄錠表面受到急冷，產(chǎn)生很大的冷卻速度，但此時(shí)鑄錠正常液穴沒有形成，表面層的收縮受到內(nèi)層已凝固金屬的阻礙，使得在鑄錠底面和表面產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。此時(shí)鑄錠凝固層還不算太厚，鑄錠沿寬向的收縮使得鑄錠底部?jī)啥讼蛏袭a(chǎn)生翹曲，結(jié)果，鑄錠底表面受拉導(dǎo)致產(chǎn)生更大的附加拉應(yīng)力。在底部拉應(yīng)力的作用下，鑄錠的拉伸變形如果超出了金屬所允許的程度，便會(huì)形成底部裂紋。對(duì)于軟合金，由于對(duì)缺口敏感性小，當(dāng)鑄造進(jìn)入正常狀態(tài)時(shí)，裂紋即會(huì)終止發(fā)展。對(duì)于硬合金，隨著鑄錠不斷冷卻進(jìn)入低溫，對(duì)缺口敏感性不斷增大，鑄造開始時(shí)形成的起始裂紋就會(huì)成為應(yīng)力集中源而導(dǎo)致鑄錠突然沿底部裂開。

2)防止底部裂紋的辦法是：

(1)降低鑄錠底部的拉應(yīng)力。

①對(duì)于硬合金大型扁錠，采用純鋁鋪底。在鋪底時(shí)應(yīng)該做到：

（a）要保證鋪底鋁的純度，其原鋁錠品位最好不要低于Al99.50；

(b)控制鋪底用鋁中鐵大于硅；

(c)鋪底鋁液溫度控制在710～750℃之間；

(d)要保證用量，通常鋪底鋁端頭厚度不得小于20 mm；

(e)適時(shí)放人基本金屬，防止鋪底鋁和基本金屬不能很好的焊合，通常以鋪底鋁四周凝固20 mm時(shí)放入金屬液為宜；①放人基本金屬前，應(yīng)將鋪底鋁表面硬殼和底渣徹底打凈。②鑄造硬合金大型扁錠時(shí)，采用具有光滑凹形上表面的底座。

③采取相應(yīng)的工藝操作方法：

(a)開始供流不要太快，結(jié)晶器內(nèi)金屬水平不要太高。為此，對(duì)于鋪底的合金，在放人基本金屬前通常采用先降底座的辦法。對(duì)于軟合金，則采用開頭時(shí)多次開停車的辦法。這樣既可避免開始時(shí)液面上升太高，又可避免懸掛。

(b)鑄造開始時(shí)，在鑄錠正常液穴形成前，可適當(dāng)降低冷卻水壓和鑄造速度(在設(shè)備條件許可的前提下)。

(c)保證鑄錠四周冷卻均勻和供流均勻。

(2)特別注意防止鑄錠底部夾渣和漏斗底結(jié)物掉人。

(3)嚴(yán)格按內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)控制好化學(xué)成分，提高合金抵抗熱裂紋和冷裂紋的能力。

3．3 扁鑄錠澆口部裂紋

1)扁鑄錠澆口部裂紋具有下列特點(diǎn)：

(1)在軟合金和硬合金鑄錠澆口部均有可能產(chǎn)生；(2)軟合金的澆口部裂紋屬于熱裂紋，裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度多在50 mm以內(nèi)；(3)硬合金的澆口部裂紋屬于冷裂紋，可以在鑄造過程中或者收尾時(shí)或者鑄造結(jié)束后產(chǎn)生，在任何時(shí)候開裂都帶有很大危險(xiǎn)性；(4)澆口部裂紋主要產(chǎn)生于金屬液流注入的地方，并多因澆口部夾渣或結(jié)晶裂紋而引起。

鑄造收尾時(shí)，當(dāng)停止供流后，正常的鑄造過程受到破壞，液穴逐漸消失，鑄錠頭部金屬的收縮受到四周和下層金屬的阻礙，使之在鑄錠頂部沿寬度方向形成很大的拉應(yīng)力。如果澆口部的金屬在較高的溫度下就形成了微小的收縮裂紋，那么在鑄錠繼續(xù)冷卻時(shí)，它將引起應(yīng)力集中，而促使整個(gè)鑄錠迸裂。在生產(chǎn)中，澆口部裂紋多因澆口部夾渣、漏斗底結(jié)物掉入、表面裂紋、水冷不均、收尾操作不當(dāng)?shù)纫蛩囟T發(fā)。對(duì)于軟合金，由于塑性好，對(duì)缺口敏感性差，所產(chǎn)生的拉應(yīng)力因塑性變形而松弛，故裂紋很難擴(kuò)展。

2)防止?jié)部诓苛鸭y的辦法是：

(1)對(duì)于低溫塑性較差的2A12和7A04型合金的大型扁錠采用澆口部自身回火處理。(2)對(duì)于澆口部不回火的合金鑄錠，停車不能過早，要讓澆口部涼透后再停水。(3)在停止供流前，適當(dāng)降低小面水壓和鑄造速度(在設(shè)備條件許可的前提下)。(4)保證水冷均勻，消滅鑄錠表面“白道”。(5)特別注意防止?jié)部诓繆A渣、漏斗底結(jié)物掉入和產(chǎn)生表面熱裂紋。(6)嚴(yán)格按內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)控制好化學(xué)成分，提高合金抵抗熱裂紋和冷裂紋的能力。

3．4扁鑄錠表面裂紋

1)扁鑄錠表面裂紋具有下列特點(diǎn)：

(1)屬于熱裂紋；(2)在鑄錠寬面沿軸向裂開，長(zhǎng)度不等，寬度多在0.5 mm之內(nèi)，深度通常不大于20 mm；(3)主要分布在水冷較弱或液流注入的地方或鑄錠厚度上收縮最大的部位，裂紋處多拌隨“白道”；(4)在軟合金和硬合金鑄錠上均可發(fā)生，尤其是具有較大熱脆性的合金。實(shí)際生產(chǎn)中，鑄錠寬度方向的表面溫度分布是不均勻的。造成這種溫度分布不均的主要原因：①采用小面帶切口的結(jié)晶器大大提高了鑄錠寬度方向上兩端和中間部分的溫度差；②與液流供給方式和結(jié)晶器橫截面形狀相聯(lián)系的鑄錠寬面上各點(diǎn)沿厚度方向的收縮值不同，造成鑄錠與結(jié)晶器壁之間的縫隙值不同，大大提高了鑄錠表面的出口溫度及溫度不均性；③冷卻系統(tǒng)供水不均造成了表面溫度的局部不均。由于上述因素的聯(lián)合作用，當(dāng)鑄錠從結(jié)晶器拉出時(shí)，鑄錠表面層受急冷作用而收縮，但因?yàn)楦鼽c(diǎn)的溫度不同，見水位置也不在同一水平線上，因而冷卻速度不一樣，其收縮量和收縮速率也不一樣，彼此產(chǎn)生制約作用，于是便在見水溫度較高的部位形成了更大的附加拉應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。裂紋一經(jīng)產(chǎn)生，便又成為應(yīng)力集中的場(chǎng)所，便之向長(zhǎng)度和深度方向發(fā)展。但裂紋發(fā)展的深度是有限的，因?yàn)楸忤T錠中心部分受壓應(yīng)力作用，能自動(dòng)抑制裂紋的擴(kuò)展。

2)防止表面裂紋的辦法是：

(1)提高鑄錠沿寬度方向溫度分布的均勻性，降低鑄錠在結(jié)晶器出口處的溫度。

①適當(dāng)降低小面水壓、鑄造速度和鑄造溫度；

②適當(dāng)減小結(jié)晶槽內(nèi)表面錐度，適當(dāng)降低結(jié)晶器內(nèi)的金屬液面；

③保證大面兩側(cè)水冷均勻(結(jié)晶器放平，兩側(cè)擋水板水縫一致，水孔不要堵塞)；

④均勻分配液流，防止漏斗歪斜。

特別注意防止表面夾渣和拉裂。

(3)嚴(yán)格按內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)控制好化學(xué)成分，提高合金抵抗熱裂紋和冷裂紋的能力。

3．5圓鑄錠中心裂紋

1)圓鑄錠中心裂紋具有下列特點(diǎn)

(1)在所有工業(yè)變形鋁合金鑄錠中均可產(chǎn)生，是圓鑄錠最常見的一種裂紋形式；(2)在軟合金鑄錠中表現(xiàn)為熱裂紋，在硬合金鑄錠中通常表現(xiàn)為中心熱裂紋、外圍冷裂紋的混合型裂紋；(3)裂紋沿鑄錠直徑平面發(fā)展、多數(shù)在鑄錠中心面相當(dāng)于直徑1/3～1/2的范圍內(nèi)，但有時(shí)也可發(fā)展成沿整個(gè)直徑破裂的通心裂紋；(4)裂紋可在鑄錠全長(zhǎng)中心部位出現(xiàn)，從鑄錠底部直到澆口部。

圓鑄錠中心裂紋產(chǎn)生的基本原因是鑄錠內(nèi)外層溫差大，鑄錠內(nèi)層冷卻速度大于外層冷卻速度，內(nèi)層的收縮受到早已冷凝的外層的阻礙，使鑄錠中心層沿直徑平面形成拉應(yīng)力的緣故。這種應(yīng)力從結(jié)晶瞬間到鑄錠完全冷卻過程中不斷增強(qiáng)，當(dāng)超過金屬允許的變形值時(shí)，便產(chǎn)生了裂紋。鑄錠開頭結(jié)尾時(shí)，由于正常的鑄造條件遭到破壞，冷卻條件極不均一，由此而產(chǎn)生的附加熱應(yīng)力也是導(dǎo)致中心裂紋的重要因素。在生產(chǎn)條件下，這種裂紋多因液穴太深，開頭收尾操作不當(dāng)而引起。

2)中心裂紋的防止方法是：

(1)提高鑄錠抗裂紋的能力。①嚴(yán)格按內(nèi)標(biāo)控制化學(xué)成分和雜質(zhì)含量；②防止熔體過熱或在爐內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)，并對(duì)熔體進(jìn)行變質(zhì)處理。(2)提高鑄錠底部塑性，防止底部裂紋。①正確鋪底；②在設(shè)備允許的前提下，開始鑄造時(shí)，將速度降至正常值的3/5，待鑄出的鑄錠長(zhǎng)度約為直徑的2～4倍時(shí)再將鑄造速度逐漸提高到正常值；③防止底部夾渣。(3)提高鑄錠澆口部塑性，防止?jié)部诹鸭y。①進(jìn)行澆口部自身回火處理；②防止?jié)部诓繆A渣。(4)調(diào)整液穴，降低鑄錠內(nèi)外層溫差。①降低鑄造速度；②防止使用過小的漏斗，均布液流；③提高結(jié)晶器高度或結(jié)晶器中金屬水平。

3．6圓鑄錠表面裂紋

1)圓鑄錠表面裂紋具有下列特點(diǎn)：(1)屬于熱裂紋；(2)裂紋方向平行于鑄錠軸線，在鑄錠橫截面上裂紋沿徑向呈放射狀分布，所以，這種裂紋又叫徑向裂紋或外圓放射狀裂紋；(3)在鑄錠底部和澆口部通常沒有，主要分布在鑄錠中部，且多被緊密壓合；(4)在軟合金和硬合金鑄錠中均可產(chǎn)生；(5)主要分布在水冷較弱的地方。

圓鑄錠中表面裂紋的產(chǎn)生類似淬火裂紋，它是在鑄錠液穴底部高于直接水冷帶的情況下，當(dāng)鑄錠從結(jié)晶器中拉出來的瞬間，鑄錠表面受到急劇冷卻，其收縮受到已經(jīng)凝固的中心層的阻礙，使外層產(chǎn)生拉伸應(yīng)力而形成的。此后，在鑄錠向下運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)冷卻過程中，由于外層溫度已較低，內(nèi)層冷卻速度逐漸變得大于外層冷卻速度，因而應(yīng)力性質(zhì)發(fā)生變化，外層受壓，內(nèi)層受拉，此時(shí)，裂紋即被緊密壓合。

2)表面裂紋的防止方法是：

基本方法是調(diào)整液穴深度，使鑄錠見水時(shí)的收縮不受阻礙。同時(shí)。又盡可能降低鑄錠的出口溫度，使鑄錠沿周邊的冷卻均勻。措施是：(1)適當(dāng)提高鑄造速度；(2)適當(dāng)降低結(jié)晶器高度或結(jié)晶器內(nèi)金屬水平；(3)使用錐度較小的結(jié)晶器；(4)水冷均勻；(5)液流分配均勻。

3．7 圓鑄錠環(huán)狀裂紋

1)圓鑄錠環(huán)狀裂紋具有下列特點(diǎn)：

(1)屬于熱裂紋；(2)通常在離鑄錠邊緣20～40 mm處呈環(huán)狀或半環(huán)狀分布；(3)常在具有柱狀晶組織的鑄錠中發(fā)現(xiàn)。圓鑄錠環(huán)狀裂紋是在鑄錠外層和鑄錠中間部分的冷卻速度差別很大時(shí)于過渡帶轉(zhuǎn)折處形成的。此時(shí)，鑄錠凝殼既薄又陡；而液穴平坦，這種條件很容易促使柱狀晶的生長(zhǎng)，并沿晶界處沉積低熔點(diǎn)組成物和非金屬夾雜，因而使晶界聯(lián)系大大減弱；同時(shí)，當(dāng)鑄錠進(jìn)一步冷卻時(shí)，中間層以超過表面層的冷卻速度進(jìn)行，結(jié)果在液穴轉(zhuǎn)折處形成徑向拉應(yīng)力，并在晶界削弱的地方，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。如果此時(shí)鑄錠表面均勻冷卻，則液穴轉(zhuǎn)折處沿鑄錠同心圓周分布，產(chǎn)生的裂紋在鑄錠橫斷面呈真正的環(huán)形；如果鑄錠表面冷卻不均，或者鑄錠緊貼結(jié)晶器壁一面，或者漏斗供流不均，則液穴轉(zhuǎn)折處就不呈同心圓。因此徑向應(yīng)力在某一部分減小，而在另一部分加大，此時(shí)形成的裂紋只是在圓周的一部分出現(xiàn)。這是生產(chǎn)中出現(xiàn)的最普遍的情況。環(huán)形裂紋在澆口部也可出現(xiàn)，并隨液穴轉(zhuǎn)折處的變化從鑄錠邊緣向中心自下而上延伸很長(zhǎng)。

2)環(huán)狀裂紋的防止方法是：

(1)改變液穴的轉(zhuǎn)折面。①降低結(jié)晶器有效高度和鑄造速度；②合理選擇漏斗，正確安放，保證供流均勻；③正確安裝結(jié)晶器，保證水冷均勻；④停止供流后不要立即停車，待結(jié)晶器內(nèi)金屬水平位于水冷帶上面60～70 mm時(shí)再停。(2)細(xì)化晶粒，提高合金抗熱裂紋的能力。①按內(nèi)標(biāo)控制化學(xué)成分和雜質(zhì)含量；②防止熔體過熱和熔體停留時(shí)間過長(zhǎng)；③適當(dāng)降低鑄造溫度；④降低配料時(shí)新鋁用量，對(duì)熔體進(jìn)行變質(zhì)處理。

3．8 圓鑄錠橫向裂紋

1)圓鑄錠橫向裂紋具有下列特點(diǎn)：(1)屬于冷裂紋；(2)主要產(chǎn)生于高強(qiáng)鋁合金的大直徑圓鑄錠中；(3)一般表現(xiàn)為內(nèi)部裂紋，但偶然也擴(kuò)展到鑄錠外側(cè)；(4)在鑄錠中周期性出現(xiàn)。橫向裂紋是由于大直徑圓鑄錠的鑄造速度低，軸向溫度梯度大，在鑄錠中沿高度方向產(chǎn)生拉應(yīng)力作用的結(jié)果。如果鑄錠在結(jié)晶末期就產(chǎn)生了結(jié)晶裂紋，或者有成層、夾渣等誘發(fā)因素存在，則更易產(chǎn)生。有人指出，這類裂紋比其他類型的裂紋具有較大的偶然性，認(rèn)為它們主要是在一定的鑄造速度區(qū)間，即結(jié)晶面與水平面的傾斜角接近30°時(shí)產(chǎn)生的。

2)橫向裂紋的防止方法是：(1)適當(dāng)提高鑄造速度；(2)保證供流均勻，冷卻均勻；(3)防止鑄錠表面成層、夾渣；(4)合理控制化學(xué)成分和雜質(zhì)含量，提高鑄錠低溫塑性。

3．9 空心圓鑄錠內(nèi)孔放射狀裂紋

內(nèi)孔放射狀裂紋多分布在內(nèi)孔表面冷卻較弱的地方，而在內(nèi)表面光亮處很少見。這種裂紋類似圓鑄錠表面裂紋，屬于熱裂紋。它是在鑄錠內(nèi)表面急劇冷卻而收縮時(shí)，由于受到芯子的阻礙，在鑄錠內(nèi)孔表面層形成切向拉應(yīng)力而引起的。內(nèi)孔放射狀裂紋的防止方法是：

1)選用錐度合適的芯子，以與鑄錠的熱收縮值相適應(yīng)。2)采取工藝措施降低鑄錠內(nèi)表面脫模前的線收縮值。即：①適當(dāng)降低芯子水冷強(qiáng)度；②適當(dāng)降低芯子始水水位。3)防止不均勻收縮。①正確裝配芯子，避免偏斜；②保證芯子水冷卻均勻。

3．10空心圓鑄錠環(huán)狀裂紋

環(huán)狀裂紋也是一種熱裂紋，多沿液穴底部分布。當(dāng)采用單點(diǎn)供流時(shí)，環(huán)狀裂紋發(fā)生在金屬注入點(diǎn)；當(dāng)采用雙點(diǎn)供流時(shí)，環(huán)狀裂紋發(fā)生在兩個(gè)注入點(diǎn)之問。它是在芯子給水水位高于結(jié)晶器給水水位的情況下，液穴底部接近鑄錠厚度中心，當(dāng)厚度中心層的金屬以較大的冷卻速度收縮時(shí)，因受到已經(jīng)冷凝的鑄錠內(nèi)外表面層的阻礙，使之在鑄錠壁厚中心造成很大徑向拉應(yīng)力而產(chǎn)生的。

環(huán)狀裂紋的防止方法是：1)提高鑄錠外表面冷卻水位或降低內(nèi)表面冷卻水位；2)均布液流；3)適當(dāng)降低鑄造速度和鑄造溫度。

3．11 空心圓鑄錠橫向裂紋

空心圓鑄錠中的橫向裂紋同圓鑄錠中的橫向裂紋一樣，也多產(chǎn)生于高強(qiáng)鋁合金的大直徑而壁薄的鑄錠中。它也是在鑄造速度較慢的情況下，鑄錠內(nèi)軸向溫度梯度加大，因而沿軸向產(chǎn)生拉應(yīng)力所致。橫向裂紋的防止方法是：1)提高鑄造速度，降低芯子水壓；2)正確安裝芯子，保證鑄錠壁厚均勻；3)防止內(nèi)外表面成層；4)合理控制成分提高鑄錠低溫塑性?？招膱A鑄錠除了上述三種類型的裂紋形式外，對(duì)于某些合金的大規(guī)格空心錠，在不鋪底或不回火的情況下，由于鑄造開頭、結(jié)尾時(shí)所產(chǎn)生的附加應(yīng)力的作用，也會(huì)使空心鑄錠產(chǎn)生象圓鑄錠一樣的底部和澆口部通一裂紋，甚至裂成數(shù)瓣。

3．12晶層分裂

在鑄錠邊部斷口上沿柱狀晶軸產(chǎn)生的層狀開裂稱晶層分裂。1)晶層分裂的特點(diǎn)是：(1)是鑄錠斷口的一種分層現(xiàn)象，分層面與晶界吻合，在其低倍試片上，經(jīng)仔細(xì)研磨和腐蝕后，也能沿晶界發(fā)現(xiàn)裂紋；(2)裂口多為母液所填充；(3)常常在柱狀晶區(qū)發(fā)現(xiàn)。晶層分裂是晶界聯(lián)系大大減弱的結(jié)果，它主要是在熔體中含氣量較大，鑄造溫度較高而鑄錠的冷卻強(qiáng)度又較小時(shí)，在鑄錠結(jié)晶末期形成的。

2)晶層分裂的防止重點(diǎn)是消除柱狀晶產(chǎn)生的條件，此外，應(yīng)做到：(1)適當(dāng)提高鑄錠的冷卻強(qiáng)度，降低結(jié)晶器有效高度，并清除結(jié)晶器內(nèi)水垢；(2)防止熔體過熱和在爐內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)；(3)徹底精煉，降低熔體中氣體含量；(4)鑄造收尾時(shí)不要停車過早。四、鑄錠的晶粒度和組織缺陷