凝固と鋳造組織

鋳塊の柱状晶の領域を減らし、中心部の等軸晶の領域を広げて結晶粒を細かくする方法の組み合わせとして正しいものはどれか。

  1. A注湯温度を低くして過熱度を小さくし、微細化剤を加え、凝固中の溶湯を電磁攪拌する
  2. B注湯温度を高くして過熱度を大きくし、水冷した銅の型で温度勾配を大きくして、溶湯を静かに保つ
  3. C合金元素を減らして純度を高め、凝固温度範囲を狭くして、型の壁から一方向に熱を逃がす
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正解:A. 注湯温度を低くして過熱度を小さくし、微細化剤を加え、凝固中の溶湯を電磁攪拌する

等軸晶は、柱状晶の前方の液相で結晶が生まれて育ち、柱状晶の成長をせき止めることで広がります。過熱度が小さいと、型の壁で生まれた結晶や溶け残った結晶が液の中で生き残りやすくなります。微細化剤は不均一核生成の場を増やし、攪拌はデンドライトの枝を折って運び、新しい結晶の種を増やします。逆に、過熱度が大きく温度勾配の大きい条件では、前方の液相の過冷却が小さく種も溶けてしまうので、柱状晶が中心まで伸びやすく、一方向凝固はこれを利用します。溶質を減らして凝固温度範囲を狭くすると組成的過冷が小さくなり、やはり柱状晶が伸びやすくなります。

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