凝固與鑄造組織

鑄件或鑄錠的偏析,有在樹枝狀晶枝間尺度發生的微觀偏析,以及在鑄錠整體尺度發生的巨觀偏析。兩者的差異,下列何者正確?

  1. A兩者都只因固相內擴散緩慢而產生,可同樣以均質化退火去除,但巨觀偏析在較短時間內就會消失
  2. B微觀偏析因液相流動或晶體沉降而產生,所以熱處理無法消除;巨觀偏析因固相內擴散緩慢而產生,可以均質化退火消除
  3. C微觀偏析的濃度不均距離短,可以均質化退火減輕;巨觀偏析是溶質因液相流動等被搬運長距離而成,熱處理幾乎無法消除
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正確答案:C. 微觀偏析的濃度不均距離短,可以均質化退火減輕;巨觀偏析是溶質因液相流動等被搬運長距離而成,熱處理幾乎無法消除

微觀偏析是k < 1的溶質在樹枝狀晶核心較稀、在枝晶間較濃的濃度不均,其尺度為臂間距的數十µm左右。擴散距離 √(Dt) 達到其一半左右時濃度就會均勻,因此可以在高溫保持的均質化退火減輕。巨觀偏析則是由凝固收縮吸入枝晶間的液體、密度差造成的對流、晶體的沉降等,使變濃的液相移動數cm~數m的距離而形成。連續鑄造鑄胚的中心偏析是代表例,距離太大而無法以擴散恢復,因此要在凝固期間採取對策,例如凝固末期的輕壓下或電磁攪拌。把成因與以熱處理去除的難易對調,或把兩者視為相同機制的選項都是錯誤的。

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