凝固與鑄造組織

設鋁合金鑄件的二次樹枝狀晶臂間距λ₂與冷卻速度Ṫ之間有 λ₂ = A·Ṫ^(−1/3) 的關係。在冷卻速度1.0 K/s的部分 λ₂ = 50 µm。冷卻速度125 K/s的部分,λ₂最接近下列何者?

  1. A約4.5 µm
  2. B約10 µm
  3. C約0.40 µm
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正確答案:B. 約10 µm

λ₂與冷卻速度的1/3次方成反比,因此冷卻速度變為125倍時,λ₂變為原來的 1/125^(1/3) = 1/5,即 50/5 = 10 µm。約0.40 µm是以為λ₂與冷卻速度成反比而除以125的值,約4.5 µm是把指數當成1/2而除以 √125 ≈ 11.2 的值。指數約為1/3,是因為凝固期間細枝熔解並被粗枝吸收的粗化,與局部凝固時間的1/3次方成正比地進行。λ₂可作為鑄件各部位冷卻速度的指標,λ₂越小,枝晶間的偏析、微小縮孔與介金屬化合物也越細,因此抗拉強度、伸長率與疲勞強度都會提高。

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