铸造速度是铸锭相对结晶器的运动速度, 单位是 mm·min-1。 铸造过程中铸
造速度应是不变的, 但在铸造开头收尾时受液面波动的影响可能会有些变化。 不同
规格、 不同合金铸造速度不同。 铸造速度的快慢直接影响铸锭的结晶速度、 液穴深
度及过渡带宽窄, 是决定铸锭质量的重要参数, 具体如下。
(1) 铸造速度对组织的影响
在一定范围内, 随着铸造速度的提高, 铸锭晶内结构细小。 但过高的铸造速度
会使液穴变深 (h液穴 =kV铸 ), 过渡带尺寸变宽, 结晶组织粗化, 结晶时的补缩条
件恶化, 增大了中心疏松倾向, 同时铸锭的区域偏析加剧, 使合金的组织和成分不
均匀性增加。
第2章 铝及铝合金熔炼铸造技术 137(2) 铸造速度对力学性能的影响
铸造速度对铸锭力学性能的影响取决于它对铸锭结晶速度和过渡带尺寸影响的
综合结果。 一般的规律是: 随铸造速度提高, 铸锭的平均结晶速度增大, 晶内结构
图2-32 直径280mm 铸锭的平均
力学性能与铸造速度的关系
细化, 因而锭的平均机械性能得
到提高。 但是, 在更高的铸造速
度下, 由于液穴变深, 过渡带尺
寸增加, 铸锭致密度降低, 因而
铸锭的平均机械性能又开始下降。
在提高铸造速度的同时, 由于铸
锭中心疏松程度增大以及化学成
分区域偏析增大的结果, 使性能
沿铸锭截面的分布更不均匀, 参
见图2-32。
(3) 铸造速度对铸锭裂纹倾
向性的影响
在一般情况下, 提高铸造速
度时使铸锭形成冷裂纹的倾向性降低, 而使形成热裂纹的倾向增加。 这是因为: 提
高铸造速度使铸锭中已凝固部分的温度提高, 而合金在温度提高时塑性显著增加。
如果把铸造速度提高到使铸锭凝固层的拉伸变形发生在具有足够塑性的温度区间
(200~300℃), 则铸锭就不会发生冷裂纹。 但是, 随着铸造速度的提高、 铸锭中的
过渡带尺寸增加, 形成热裂纹的脆性区的几何尺寸增大, 熔体焊合裂纹的能力增
加。 由区域偏析而引起的铸锭化学成分的不均匀性增加。 同时, 随铸造速度提高,
铸锭各层冷却速度差别更大, 导致拉伸变形量增大, 因而使铸锭形成热裂纹的倾向
增大。
由于对热裂纹和冷裂纹的区分往往是不严格的, 加之热裂纹对冷裂纹的形成有
促进作用, 因此, 在分析铸造速度对铸锭裂纹倾向性影响的时候, 还应该特别注意
各种形状铸锭中不同类型裂纹产生的机理和具体原因, 其关系往往比上述规律性
复杂。
对于扁铸锭, 提高铸造速度, 使形成侧面裂纹的倾向性降低, 而使形成表面裂
纹的倾向性增加。 对圆铸锭, 提高铸造速度, 使形成表面裂纹的倾向性降低, 而使
形成中心裂纹的倾向性增加。
(4) 铸造速度对铸锭表面质量的影响
随着铸造速度的提高, 液穴加深, 凝壳变薄, 铸锭表面形成偏析浮出物的倾向
增大。 此时, 带有偏析浮出物的较薄的凝壳在熔体静压力作用下发生变形, 且在运
动中与结晶器壁产生摩擦的趋势增大。 因而铸锭表面产生拉痕和拉裂的倾向也增
大。 速度过低易造成冷隔, 严重的可能成为低塑性大规格铸锭冷裂纹的起因。