超声波处理器厂家详解超声波处理对碳钢凝固组织的影响

1、超声波处理对低碳钢凝固组织的影响

    一般情况下，铸锭的凝固组织由3部分组成，即边部等轴晶(激冷层)、中部柱状晶及心部的等轴晶。而经超声波处理后，在低倍下观察，发现钢锭的柱状晶组织减少，而等轴晶比例大大增加。

    为了进一步研究超声波对碳钢凝固组织的影响，对无超声波处理及300w、500w 超声波处理的钢锭组织进行了对比可以看出，采用超声波处理后，碳钢的枝晶间距明显减小，且随着超声波功率地提高，枝晶间距更加细小，组织更加细化。

2、超声波处理对高碳钢凝固组织的影响

   为了进一步研究超声波处理对高碳钢凝固组织的影响，对高碳钢采用超声波处理，处理后试样的组织图可以看出，没有经过超声波处理的高碳钢微观组织中存在巨大的碳化物网状组织(白色为 fe3c)，网状碳化物的存在使钢的脆性加大，降低了铸件的使用寿命。

   而经过300w 超声波处理后，碳化物网格明显减少(见图4b);再经过500w 超声波处理后，网状碳化物转变为短棒状碳化物。这充分说明了超声波处理确实可以细化高碳钢的凝固组织，且随着处理功率地提高，组织愈加细化。

3、总结分析

   超声波处理器作用到金属熔体后，产生空化效应，从而影响了金属熔体凝固过程，使其凝固组织发生变化。超声波的空化效应是改变金属铸态组织的主要原因。

   超声波在传播过程中，在液体微小区域会形成局部的暂时负压区，当超声波强度超过液体张力时，液体薄弱部位被撕开而产生大量的气泡。随着时间推移，小气泡逐渐生长，当气泡内压力达到某临界值时瞬间崩溃破裂，分裂后的气泡又不断地长大和溃灭。小气泡迅速崩溃时在气泡内产生高压，并且由于气泡周围的液体高速冲入气泡，在气泡附近的液体中产生强烈的局部激波，从而产生了循环的空化效应。空化泡闭合时产生的冲击力对树枝晶产生强烈地冲刷，瞬时压力能达到几千mpa，巨大的压力能够破坏它附近固体的表面，将组织内已经形成的柱状晶打碎，增加等轴晶率，减小了二次枝晶间距，细化凝固组织。由于空化作用，使低碳钢中的柱状晶打碎，导致了更多的形核核心形成，从而促进了凝固组织中等轴晶的发展，同时也降低了二次枝晶间距;而对于高碳钢，由于超声波的空化作用使凝固过程中形成的碳化物破碎，从而细化了微观组织。

4、结论

(1)利用超声波对低碳钢进行处理，可以使铸锭中等轴晶比例增加，同时显著细化其微观组织，减小二次枝晶间距。

(2)对高碳钢熔体进行超声波处理，可以细化或破碎其中的碳化物;随着功率提高，碳化物破碎愈明显，当超声波功率为500w时，钢中的网状碳化物转变为短棒状。

(3)超声波细化碳钢凝固组织的主要原因是超声波的空化效应。空化泡闭合时产生的巨大冲击力可破碎已经形成的柱状晶，从而细化凝固组织。