不銹鋼管的化學(xué)知識，細(xì)晶粒帶、柱狀晶帶和粗晶粒帶

在實(shí)際生產(chǎn)中，液態(tài)金屬在鑄錠模中結(jié)晶時(shí)，受到模壁散熱的影響。結(jié)晶后，在不銹鋼鑄錠的截面上獲得了幾種不同形狀和厚度的結(jié)構(gòu)帶。不銹鋼鑄錠通常由三個(gè)晶粒區(qū)組成：細(xì)晶粒區(qū)、柱狀晶粒區(qū)和粗晶粒區(qū)。不銹鋼鑄錠外表面出現(xiàn)細(xì)晶粒帶。當(dāng)高溫液態(tài)金屬剛剛注入模具時(shí)，與冷模具壁接觸的金屬液在淬火作用下產(chǎn)生大量晶核，每個(gè)晶核以樹枝狀結(jié)晶的形式向不同方向快速生長。它們相互接觸后，生長受阻，形成細(xì)晶區(qū)。粗糙的結(jié)晶器壁促進(jìn)了形核，也是形成細(xì)晶區(qū)的原因

細(xì)晶帶形成后，盡管液態(tài)金屬向外的散熱速度因結(jié)晶器壁溫度的升高而減慢，但不銹鋼鑄錠截面上仍然存在較大的溫差。此時(shí)，由于上、下、左、右生長晶體的阻礙，在細(xì)晶帶底部生長的晶軸只能向垂直于結(jié)晶器壁的鑄錠中心生長，并與散熱方向相反，從而在柱狀晶帶的生長過程中形成所謂的具有方向性

的柱狀晶帶，由于外部散熱，尚未凝固的液體中心部分的溫度繼續(xù)下降。當(dāng)它降低到凝固溫度時(shí)，被擠壓到液體中的顆粒起到晶核的作用。由于以冷形核的方式有少量的形核晶粒，結(jié)果是小樹枝晶的數(shù)量根據(jù)粗形核生長

細(xì)晶粒帶通常非常薄，對金屬性能沒有重要影響。至于柱狀晶帶，雖然晶體本身致密且固態(tài)，但在晶體之間的接合處聚集了低熔點(diǎn)雜質(zhì)，結(jié)合力很差。在熱態(tài)下軋制和鍛造時(shí)，接頭處容易開裂。因此，對于包括鋼在內(nèi)的高脆性金屬和合金，預(yù)計(jì)不會形成柱狀晶體；對于塑性良好的合金，如銅和銅合金，需要柱狀晶體穿透鑄錠，以獲得致密的鑄錠

在相同的重量條件下，大多數(shù)液態(tài)金屬的體積大于固態(tài)金屬的體積（與水冰相反），并且凝固過程不會在整個(gè)金屬體積內(nèi)同時(shí)進(jìn)行。因此，當(dāng)不銹鋼錠逐層結(jié)晶時(shí)，金屬體積會縮小。如果在不銹鋼鑄錠或鑄件的最后凝固部分沒有液體補(bǔ)充，則由收縮引起的空洞稱為縮孔和氣孔?？s孔體積大，往往集中在不銹鋼錠的上部；松散體積小且分布廣泛

由于液態(tài)金屬中氣體的溶解量遠(yuǎn)大于固態(tài)金屬，因此在凝固過程中氣體會逐漸從金屬中析出。在充分緩慢冷卻的條件下，沉淀氣體可以平靜地排出不銹鋼錠；在快速冷卻的條件下，沉淀氣體在不銹鋼錠排出之前留在不銹鋼錠中，形成氣泡

因此，除了上述三種結(jié)構(gòu)帶外，不銹鋼錠通常還存在收縮、氣孔和氣泡等不足的地方。