一、铸锭中的化学成分偏析铸锭中化学成分分布不均的现象叫偏析。在变形铝合金中，偏析主要有晶内偏析和逆偏析。

1．1 晶内偏析

显微组织中晶粒内化学成分不均的现象称晶内偏析。

晶内偏析的显微组织特征是，浸蚀后的晶内呈水波纹状的类似树木年轮状组织。晶粒内显微硬度不同，晶界附近显微硬度高，晶粒中心显微硬度低。

晶内偏析的存在，使晶粒内部的化学成分和铸锭的组织极不均匀，使铸锭的性能严重恶化，主要是：

1)固溶体晶内偏析造成的化学成分不均匀性和出现的不平衡过剩相，使合金抵抗电化学腐蚀的稳定性降低。2)非平衡共晶或低熔组成物的出现使合金开始熔化温度降低，使铸锭在随后的热变形或淬火的加热过程中容易产生局部过烧。3)晶内偏析不仅造成非平衡相出现和使第二相数量增加，而且，这些低熔相在晶枝周围组成硬而脆的枝晶网络，使铸锭的塑性和加工性能急剧降低。4)由晶内偏析造成的化学成分不均匀性遗传到半制品中，导致退火后在加工材中形成粗大晶粒。

晶内偏析是不平衡结晶造成的。因此在铝合金连续铸造的实际生产中，晶内偏析是不可避免的。消除晶内偏析的有效方法是对铸锭进行长时间的均匀化处理。

在连续铸造时，减轻晶内偏析的方法是：

第一，提高冷却速度，采用变质处理以细化晶粒和晶内结构，缩小晶内偏析的范围。

第二，采用完全相反的方法，降低冷却速度，进行类似锭模铸造的深液穴铸造，以降低铁、锰等元素的过饱和程度从而减轻偏析程度。

第三，选择一些能适当地改变合金结晶性质的添加剂。例如在3A21合金中加入适量铁，使固浴体中锰的浓度降低，从而减少锰在晶粒内部分布的不均一性。实际生产中，在有杂质铁存在时，添加钛对减轻3A21合金固溶体晶粒中的偏析有好处，因为钛偏析和锰偏析的方向正好相反，树枝状晶的中心含钛高，从而减少了铸态晶粒中心和边缘部分的固熔体浓度之差。

1．2 逆偏析

铸锭边部的溶质浓度高于铸锭中心溶质浓度的现象称逆偏析。逆偏析的组织特征不易从显微组织辨别，只能从化学成分分析上确认。

铝合金铸锭中的逆偏析是使铸锭及其压力加工制品在力学性能和物理性能方面产生很大差异的重要原因。逆偏析程度严重的区域其化学成分甚至超出标准的规定范围，使力学性能超标而报废。

逆偏析是铝合金连续铸锭凝固过程中的一种拌生现象，无法完全避免，也不能用高温均匀化使之消除。但根据逆偏析的形成规律及影响因素，可以把元素的偏析控制在允许的范围内。其办法是：

1)提高铸锭的冷却强度。2)选择适当的铸造速度，使过渡带对敞露液面的倾斜角度不致过大，一般以不超过60°为宜。3)适当提高铸造温度。4)采用合适的铸造漏斗，均匀导流，并使它流向铸锭的边缘。二、铸锭中的气体和非金属夹杂物2．1 非金属夹杂(夹渣)

混入铸锭中的熔渣或落人铸锭内的其他非金属杂质称非金属夹杂。其断口特征为黑色条状或片状，显微组织特征多为黑色线状、块状、絮状的紊乱组织，与基体色差明显。非金属夹杂是铝加工制品产生分层和许多表面缺陷的重要原因。在热处理和加热过程中，非金属夹杂的存在可促进二次疏松和气泡的形成。在力学性能方面，非金属夹杂是应力集中的场所，使合金的强度极限和伸长率降低。特别是横向伸长率及动态力学性能(冲击韧度、疲劳强度和断裂韧度)降低更为严重。另外，非金属夹杂物还会降低合金的抗应力腐蚀性能。

非金属夹杂(夹渣)通常在检查铸锭横向低倍试片时可以发现。YS67—1993规定，对于全部合金制品，铸锭试片上不得多于两点夹渣，且单个面积小于0．5 mm2，否则就要判废。非金属夹杂(夹渣)是铝合金铸锭中出现频率最高的一种废品。据统计，按质量计算，因夹渣而报废的铸锭占废品总量的10%～25%。夹渣通常都是在铸造过程中随液体金属一起掉入铸锭中的炉渣、炉衬碎块和块度较大的氧化物所造成的。防止夹渣的办法是；1)仔细精炼，保证静置时间，并在流盘或漏斗中采用玻璃布过滤；2)尽可能缩短转注距离，建立良好的转注条件，封闭流槽、流盘、漏斗中的所有敞露落差，防止金属液面波动，在可能的条件下最好采用同水平铸造；3)彻底烘烤转注工具，适当提高铸造温度，铸造过程中精心打渣，铸造结束后仔细清理炉子、流盘和其他工具；4)使用清洁的炉料。

2．2氧化膜

按照YS/T417.1—1999的定义，氧化膜是铸锭中存在的主要由氧化铝形成的非金属夹杂物和未排除的气体(主要为氢气)。因此，氧化膜是铸锭中一种特有的属于非金属夹杂物类型的缺陷，但是它又与夹渣不同，在对铸锭的低倍试片和断口组织进行检查时一般不能发现它，只有采用特制的工艺试样(将铸锭试样镦粗)才能发现。

在铸锭工艺试样断口上发现的氧化膜大致可分为三种类型：一类是呈浅黄色、褐色或暗褐色的片状氧化膜；一类是表面形态与片状氧化膜相似但呈白亮色的“亮片”；另一类是带有银白色光泽的呈圆形或椭圆形的“小亮点”。

关于氧化膜的本质目前还没有统一的认识。但许多研究者认为：铸锭中三种类型的氧化膜都是熔体被水分、氢和氧所污染而造成的。其中，片状氧化膜是由固态非金属夹杂物或具有氧化表面的气泡疏松所形成的分层，亮片是由未被压合的疏松和气泡所形成的分层，小亮点是由过饱和固溶体中析出的二次氢气泡。2．3疏松、缩孔

当熔体结晶时，由于基体树枝晶间液体金属补充不足或由于存在未排除的气体(主要为氢气)，结晶后在枝晶内形成的微孔称疏松。由补缩不足形成的微孔称为收缩疏松；由气体形成的疏松称气体疏松。疏松的宏观组织特征为黑色针孔，断口组织特征为组织粗糙，不致密，疏松严重时断口上有白色小亮点。显微组织特征为有棱角形的黑洞，疏松愈严重，黑洞数量愈多，尺寸也愈大。

疏松使铸锭密度减小，致密性降低，特别是降低高强铝合金的冲击韧度和横向伸长率。此外，有疏松的铸锭在热轧和锻造时会引起裂纹，其半成品在球化退火时将出现气泡。因此，疏松作为铸锭的一个重要组织缺陷，必须设法防止。对于铸锭中已产生的疏松要进行严格控制，当超出标准允许的程度时，铸锭就要判废。铝合金铸锭中疏松的程度一般可以通过测定试样的密度并与该合金的理论密度进行对比来确定。

但在生产中，为方便起见，通常都是根据四级标准图片(该标准是按低倍试片单位面积上疏松孔洞的大小和数目来制定的，见YS67—1993)对照评级并确定成废的。对一般用途的铝合金铸锭，直径大于290 mm的，允许3级疏松，直径小于290 mm的，允许2级疏松；但重要制品用的铸锭，则不允许有疏松存在。铝合金连续铸锭中的疏松总是分布在过渡带较宽的等轴晶区，且总是为气体所填充。在通常条件下，扁铸锭的最大疏松区发生在宽面表皮层30 mm以内的部位。铸锭的最大疏松区发生在铸锭中心，且随结晶器高度增加而向边部发展。供流条件对疏松的分布具有很大影响，并可能破坏上述规律而在局部地区造成最大疏松。

根据疏松的形成过程和影响因素可知，防止铸锭产生疏松的办法是：

1)降低熔体中气体的含量。主要应该做到如下几点：

(1)炉子大、中修后烘炉要彻底；(2)精炼剂、铸造工具等预热烘烤要彻底；(3)精炼要彻底；(4)防止熔体在炉中停留时间过长。

2)缩小铸锭中过渡带的尺寸。主要的措施是：

铝合金连续铸锭中的疏松总是分布在过渡带较宽的等轴晶区，且总是为气体所填充。在通常条件下，扁铸锭的最大疏松区发生在宽面表皮层30 mm以内的部位。铸锭的最大疏松区发生在铸锭中心，且随结晶器高度增加而向边部发展。供流条件对疏松的分布具有很大影响，并可能破坏上述规律而在局部地区造成最大疏松。

根据疏松的形成过程和影响因素可知，防止铸锭产生疏松的办法是：

1)降低熔体中气体的含量。主要应该做到如下几点：

(1)炉子大、中修后烘炉要彻底；(2)精炼剂、铸造工具等预热烘烤要彻底；(3)精炼要彻底；(4)防止熔体在炉中停留时间过长。

2)缩小铸锭中过渡带的尺寸。2．5 白点

白点指铝合金铸锭的断口组织中一种没有光线选择性的呈灰白色的点状薄膜。白点通常分布在铸锭底部、浇口部及横断面的边部。关于白点的本质和形成机理现在还不清楚。初步研究表明，白点具有下列特性：

1)在含镁高的铝合金中容易出现；2)呈碱性；3)呈脆性。当白点严重时，它能显著降低铸锭的塑性；4)通常分布在铸锭底部、浇口部及边部：5)白点的产生主要取决于熔体被气体饱和的程度及铸锭的冷却条件。熔体含气量愈高，铸锭冷却强度愈小，则形成白点的倾向性愈大。防止白点的办法，一是降低熔体中的气体含量，二是提高铸锭的结晶速度。三、铝铸锭中的裂纹铝合金扁铸锭中常见的裂纹形式有四种，即：侧面裂纹、底部裂纹、浇口部裂纹、表面裂纹。铝合金圆铸锭中常见的裂纹形式有：中心裂纹、表面裂纹、环状裂纹和横向裂纹。铝合金空心圆铸锭中常见的裂纹有内孔放射状裂纹、环状裂纹和横向裂纹三种。此外，在铝合金铸锭中，还有一种称为晶层分裂的裂纹形式也时有所见。铸锭中氧化膜的分布是不均匀的，也没有严格的规律性，但根据大量的工业生产统计，大致具有下面一些倾向：

1)合金不同，铸锭中出现的氧化膜类型也不同。通常，片状氧化膜多见于2A12、7A04、2A11、5A06、2A14等合金中，亮片多见于6A02、2A50、2B50、2A14、2A02等合金中，小亮点多见于2A70、2A80等合金中。

2)铸锭被氧化膜污染的倾向性随熔体转注距离加长、铸锭规格减小、气温升高和大气绝对湿度增大而增大。

3)铸锭被氧化膜污染的倾向性往往在首、尾铸次和铸锭的头、尾部比较大。

4)铸锭中氧化膜的显现程度随单向变形比的增大而提高。

防止和减少铝合金铸锭中产生氧化膜的办法是：首先，在从原材料的贮存、准备到熔炼铸造的每一个工艺环节内，从预防、保护、精炼三个方面入手，层层把关，采取相应措施，联合治理，保证金属的纯洁度。其次，防止和减少氧化膜的工作不能仅仅只放在除去熔体中的固态非金属夹杂物方面，还应该同时放在大大降低熔体中的氢含量上。在上述措施中，最关键的应该做到下面四点：

1)采用最有效的除渣、除气的联合精炼方法；2)采用完善的导炉和转注工艺，实行同水平铸造；3)实行高温铸造；4)防止二次污染。

3．1扁铸锭侧面裂纹

1)扁铸锭侧面裂纹的特点

(1)属于冷裂纹；(2)通常发生于硬合金(如7A04、2A12等)中；(3)直接水冷半连续铸造时，多发生在铸锭长度达l.5～2 m以后；(4)裂纹起始处常拌随夹渣、成层、拉裂、或结晶微裂纹；(5)裂纹平面与水平面夹角取决于铸造速度和铸锭宽厚比。铸造速度愈小，铸锭愈宽，则夹角愈小。

连续铸造时，扁铸锭小面受三面冷却，而大面中心部位受两面冷却，小面沿铸锭轴向的温度梯度和冷却速度大大超过大面中心部位沿铸锭轴向的温度梯度和冷却速度，因而使铸锭小面产生沿高度方向作用的拉应力。在刚开始的时候，可能是因冷隔或非金属夹杂物起了应力集中的作用，使之在小面区便形成了很浅的原始裂纹。随着铸锭的逐渐冷却，金属对切口的敏感性大大提高，铸锭内的残余应力在原始裂纹处，发生局部集中，当超过金属强度所允许的程度时，便引起了侧面裂纹的突然发展。

2)防止侧面裂纹的办法

(1)降低铸锭小面区的拉应力

①使用小面开切口的结晶器，使铸造时小面区的金属提前冷却，这时与小面区处于同一水平面的铸锭宽面中心区的金属仅在结晶器壁附近形成一层硬壳，不会对小面区的收缩造成大的阻力，因而降低了小面区的拉应力。同时，小面区提前冷却的结果，使抵抗拉应力的金属质量增加。

②在结晶器小面开切口的情况下，适当增大小面水压，以加强切口的效果。

③适当提高铸造速度，使铸锭内最大拉应力点向宽面中心移动，这时，处于铸锭宽面中心地区的金属温度较高，塑性较好，所产生的应力很容易被金属的变形所消除。同时，抵抗拉应力的金属量增多，故铸锭侧裂倾向性下降。

④选择合适的铸锭截面。小面区的拉应力在铸锭厚度一定时随宽厚比增大而增大，在宽厚比一定时随厚度增大而增大。所以，对冷裂纹倾向大的合金，应选择较小的铸锭宽厚比。

(2)特别注意防止小面成层、小面拉裂和小面夹渣。

(3)严格按内部标准控制好化学成分，提高合金抵抗热裂纹和冷裂纹的能力。

3．2局铸锭底部裂纹

1)扁铸锭底部裂纹具有下列特点：

(1)在软合金和硬合金铸锭底部均有可能产生；(2)软合金的底部裂纹属于热裂纹。裂纹扩展长度多在100 mm以下，并可在底部沿宽度方向的任何部位发生；(3)硬合金的底部裂纹属于冷裂纹，多产生于底部夹渣或结晶裂纹处，特别是铸锭宽面中心线附近，且常以突然爆发的形式将整块铸锭撕裂。

铸造开始时，铸锭底部与底座接触而冷却，形成一层凝壳。当开动铸造机，铸锭脱模见水时，铸锭表面受到急冷，产生很大的冷却速度，但此时铸锭正常液穴没有形成，表面层的收缩受到内层已凝固金属的阻碍，使得在铸锭底面和表面产生很大的拉应力。此时铸锭凝固层还不算太厚，铸锭沿宽向的收缩使得铸锭底部两端向上产生翘曲，结果，铸锭底表面受拉导致产生更大的附加拉应力。在底部拉应力的作用下，铸锭的拉伸变形如果超出了金属所允许的程度，便会形成底部裂纹。对于软合金，由于对缺口敏感性小，当铸造进入正常状态时，裂纹即会终止发展。对于硬合金，随着铸锭不断冷却进入低温，对缺口敏感性不断增大，铸造开始时形成的起始裂纹就会成为应力集中源而导致铸锭突然沿底部裂开。

2)防止底部裂纹的办法是：

(1)降低铸锭底部的拉应力。

①对于硬合金大型扁锭，采用纯铝铺底。在铺底时应该做到：

（a）要保证铺底铝的纯度，其原铝锭品位最好不要低于Al99.50；

(b)控制铺底用铝中铁大于硅；

(c)铺底铝液温度控制在710～750℃之间；

(d)要保证用量，通常铺底铝端头厚度不得小于20 mm；

(e)适时放人基本金属，防止铺底铝和基本金属不能很好的焊合，通常以铺底铝四周凝固20 mm时放入金属液为宜；①放人基本金属前，应将铺底铝表面硬壳和底渣彻底打净。②铸造硬合金大型扁锭时，采用具有光滑凹形上表面的底座。

③采取相应的工艺操作方法：

(a)开始供流不要太快，结晶器内金属水平不要太高。为此，对于铺底的合金，在放人基本金属前通常采用先降底座的办法。对于软合金，则采用开头时多次开停车的办法。这样既可避免开始时液面上升太高，又可避免悬挂。

(b)铸造开始时，在铸锭正常液穴形成前，可适当降低冷却水压和铸造速度(在设备条件许可的前提下)。

(c)保证铸锭四周冷却均匀和供流均匀。

(2)特别注意防止铸锭底部夹渣和漏斗底结物掉人。

(3)严格按内部标准控制好化学成分，提高合金抵抗热裂纹和冷裂纹的能力。

3．3 扁铸锭浇口部裂纹

1)扁铸锭浇口部裂纹具有下列特点：

(1)在软合金和硬合金铸锭浇口部均有可能产生；(2)软合金的浇口部裂纹属于热裂纹，裂纹扩展长度多在50 mm以内；(3)硬合金的浇口部裂纹属于冷裂纹，可以在铸造过程中或者收尾时或者铸造结束后产生，在任何时候开裂都带有很大危险性；(4)浇口部裂纹主要产生于金属液流注入的地方，并多因浇口部夹渣或结晶裂纹而引起。

铸造收尾时，当停止供流后，正常的铸造过程受到破坏，液穴逐渐消失，铸锭头部金属的收缩受到四周和下层金属的阻碍，使之在铸锭顶部沿宽度方向形成很大的拉应力。如果浇口部的金属在较高的温度下就形成了微小的收缩裂纹，那么在铸锭继续冷却时，它将引起应力集中，而促使整个铸锭迸裂。在生产中，浇口部裂纹多因浇口部夹渣、漏斗底结物掉入、表面裂纹、水冷不均、收尾操作不当等因素而诱发。对于软合金，由于塑性好，对缺口敏感性差，所产生的拉应力因塑性变形而松弛，故裂纹很难扩展。

2)防止浇口部裂纹的办法是：

(1)对于低温塑性较差的2A12和7A04型合金的大型扁锭采用浇口部自身回火处理。(2)对于浇口部不回火的合金铸锭，停车不能过早，要让浇口部凉透后再停水。(3)在停止供流前，适当降低小面水压和铸造速度(在设备条件许可的前提下)。(4)保证水冷均匀，消灭铸锭表面“白道”。(5)特别注意防止浇口部夹渣、漏斗底结物掉入和产生表面热裂纹。(6)严格按内部标准控制好化学成分，提高合金抵抗热裂纹和冷裂纹的能力。

3．4扁铸锭表面裂纹

1)扁铸锭表面裂纹具有下列特点：

(1)属于热裂纹；(2)在铸锭宽面沿轴向裂开，长度不等，宽度多在0.5 mm之内，深度通常不大于20 mm；(3)主要分布在水冷较弱或液流注入的地方或铸锭厚度上收缩最大的部位，裂纹处多拌随“白道”；(4)在软合金和硬合金铸锭上均可发生，尤其是具有较大热脆性的合金。实际生产中，铸锭宽度方向的表面温度分布是不均匀的。造成这种温度分布不均的主要原因：①采用小面带切口的结晶器大大提高了铸锭宽度方向上两端和中间部分的温度差；②与液流供给方式和结晶器横截面形状相联系的铸锭宽面上各点沿厚度方向的收缩值不同，造成铸锭与结晶器壁之间的缝隙值不同，大大提高了铸锭表面的出口温度及温度不均性；③冷却系统供水不均造成了表面温度的局部不均。由于上述因素的联合作用，当铸锭从结晶器拉出时，铸锭表面层受急冷作用而收缩，但因为各点的温度不同，见水位置也不在同一水平线上，因而冷却速度不一样，其收缩量和收缩速率也不一样，彼此产生制约作用，于是便在见水温度较高的部位形成了更大的附加拉应力，导致裂纹的产生。裂纹一经产生，便又成为应力集中的场所，便之向长度和深度方向发展。但裂纹发展的深度是有限的，因为扁铸锭中心部分受压应力作用，能自动抑制裂纹的扩展。

2)防止表面裂纹的办法是：

(1)提高铸锭沿宽度方向温度分布的均匀性，降低铸锭在结晶器出口处的温度。

①适当降低小面水压、铸造速度和铸造温度；

②适当减小结晶槽内表面锥度，适当降低结晶器内的金属液面；

③保证大面两侧水冷均匀(结晶器放平，两侧挡水板水缝一致，水孔不要堵塞)；

④均匀分配液流，防止漏斗歪斜。

特别注意防止表面夹渣和拉裂。

(3)严格按内部标准控制好化学成分，提高合金抵抗热裂纹和冷裂纹的能力。

3．5圆铸锭中心裂纹

1)圆铸锭中心裂纹具有下列特点

(1)在所有工业变形铝合金铸锭中均可产生，是圆铸锭最常见的一种裂纹形式；(2)在软合金铸锭中表现为热裂纹，在硬合金铸锭中通常表现为中心热裂纹、外围冷裂纹的混合型裂纹；(3)裂纹沿铸锭直径平面发展、多数在铸锭中心面相当于直径1/3～1/2的范围内，但有时也可发展成沿整个直径破裂的通心裂纹；(4)裂纹可在铸锭全长中心部位出现，从铸锭底部直到浇口部。

圆铸锭中心裂纹产生的基本原因是铸锭内外层温差大，铸锭内层冷却速度大于外层冷却速度，内层的收缩受到早已冷凝的外层的阻碍，使铸锭中心层沿直径平面形成拉应力的缘故。这种应力从结晶瞬间到铸锭完全冷却过程中不断增强，当超过金属允许的变形值时，便产生了裂纹。铸锭开头结尾时，由于正常的铸造条件遭到破坏，冷却条件极不均一，由此而产生的附加热应力也是导致中心裂纹的重要因素。在生产条件下，这种裂纹多因液穴太深，开头收尾操作不当而引起。

2)中心裂纹的防止方法是：

(1)提高铸锭抗裂纹的能力。①严格按内标控制化学成分和杂质含量；②防止熔体过热或在炉内停留时间过长，并对熔体进行变质处理。(2)提高铸锭底部塑性，防止底部裂纹。①正确铺底；②在设备允许的前提下，开始铸造时，将速度降至正常值的3/5，待铸出的铸锭长度约为直径的2～4倍时再将铸造速度逐渐提高到正常值；③防止底部夹渣。(3)提高铸锭浇口部塑性，防止浇口裂纹。①进行浇口部自身回火处理；②防止浇口部夹渣。(4)调整液穴，降低铸锭内外层温差。①降低铸造速度；②防止使用过小的漏斗，均布液流；③提高结晶器高度或结晶器中金属水平。

3．6圆铸锭表面裂纹

1)圆铸锭表面裂纹具有下列特点：(1)属于热裂纹；(2)裂纹方向平行于铸锭轴线，在铸锭横截面上裂纹沿径向呈放射状分布，所以，这种裂纹又叫径向裂纹或外圆放射状裂纹；(3)在铸锭底部和浇口部通常没有，主要分布在铸锭中部，且多被紧密压合；(4)在软合金和硬合金铸锭中均可产生；(5)主要分布在水冷较弱的地方。

圆铸锭中表面裂纹的产生类似淬火裂纹，它是在铸锭液穴底部高于直接水冷带的情况下，当铸锭从结晶器中拉出来的瞬间，铸锭表面受到急剧冷却，其收缩受到已经凝固的中心层的阻碍，使外层产生拉伸应力而形成的。此后，在铸锭向下运动的继续冷却过程中，由于外层温度已较低，内层冷却速度逐渐变得大于外层冷却速度，因而应力性质发生变化，外层受压，内层受拉，此时，裂纹即被紧密压合。

2)表面裂纹的防止方法是：

基本方法是调整液穴深度，使铸锭见水时的收缩不受阻碍。同时。又尽可能降低铸锭的出口温度，使铸锭沿周边的冷却均匀。措施是：(1)适当提高铸造速度；(2)适当降低结晶器高度或结晶器内金属水平；(3)使用锥度较小的结晶器；(4)水冷均匀；(5)液流分配均匀。

3．7 圆铸锭环状裂纹

1)圆铸锭环状裂纹具有下列特点：

(1)属于热裂纹；(2)通常在离铸锭边缘20～40 mm处呈环状或半环状分布；(3)常在具有柱状晶组织的铸锭中发现。圆铸锭环状裂纹是在铸锭外层和铸锭中间部分的冷却速度差别很大时于过渡带转折处形成的。此时，铸锭凝壳既薄又陡；而液穴平坦，这种条件很容易促使柱状晶的生长，并沿晶界处沉积低熔点组成物和非金属夹杂，因而使晶界联系大大减弱；同时，当铸锭进一步冷却时，中间层以超过表面层的冷却速度进行，结果在液穴转折处形成径向拉应力，并在晶界削弱的地方，导致裂纹的产生。如果此时铸锭表面均匀冷却，则液穴转折处沿铸锭同心圆周分布，产生的裂纹在铸锭横断面呈真正的环形；如果铸锭表面冷却不均，或者铸锭紧贴结晶器壁一面，或者漏斗供流不均，则液穴转折处就不呈同心圆。因此径向应力在某一部分减小，而在另一部分加大，此时形成的裂纹只是在圆周的一部分出现。这是生产中出现的最普遍的情况。环形裂纹在浇口部也可出现，并随液穴转折处的变化从铸锭边缘向中心自下而上延伸很长。

2)环状裂纹的防止方法是：

(1)改变液穴的转折面。①降低结晶器有效高度和铸造速度；②合理选择漏斗，正确安放，保证供流均匀；③正确安装结晶器，保证水冷均匀；④停止供流后不要立即停车，待结晶器内金属水平位于水冷带上面60～70 mm时再停。(2)细化晶粒，提高合金抗热裂纹的能力。①按内标控制化学成分和杂质含量；②防止熔体过热和熔体停留时间过长；③适当降低铸造温度；④降低配料时新铝用量，对熔体进行变质处理。

3．8 圆铸锭横向裂纹

1)圆铸锭横向裂纹具有下列特点：(1)属于冷裂纹；(2)主要产生于高强铝合金的大直径圆铸锭中；(3)一般表现为内部裂纹，但偶然也扩展到铸锭外侧；(4)在铸锭中周期性出现。横向裂纹是由于大直径圆铸锭的铸造速度低，轴向温度梯度大，在铸锭中沿高度方向产生拉应力作用的结果。如果铸锭在结晶末期就产生了结晶裂纹，或者有成层、夹渣等诱发因素存在，则更易产生。有人指出，这类裂纹比其他类型的裂纹具有较大的偶然性，认为它们主要是在一定的铸造速度区间，即结晶面与水平面的倾斜角接近30°时产生的。

2)横向裂纹的防止方法是：(1)适当提高铸造速度；(2)保证供流均匀，冷却均匀；(3)防止铸锭表面成层、夹渣；(4)合理控制化学成分和杂质含量，提高铸锭低温塑性。

3．9 空心圆铸锭内孔放射状裂纹

内孔放射状裂纹多分布在内孔表面冷却较弱的地方，而在内表面光亮处很少见。这种裂纹类似圆铸锭表面裂纹，属于热裂纹。它是在铸锭内表面急剧冷却而收缩时，由于受到芯子的阻碍，在铸锭内孔表面层形成切向拉应力而引起的。内孔放射状裂纹的防止方法是：

1)选用锥度合适的芯子，以与铸锭的热收缩值相适应。2)采取工艺措施降低铸锭内表面脱模前的线收缩值。即：①适当降低芯子水冷强度；②适当降低芯子始水水位。3)防止不均匀收缩。①正确装配芯子，避免偏斜；②保证芯子水冷却均匀。

3．10空心圆铸锭环状裂纹

环状裂纹也是一种热裂纹，多沿液穴底部分布。当采用单点供流时，环状裂纹发生在金属注入点；当采用双点供流时，环状裂纹发生在两个注入点之问。它是在芯子给水水位高于结晶器给水水位的情况下，液穴底部接近铸锭厚度中心，当厚度中心层的金属以较大的冷却速度收缩时，因受到已经冷凝的铸锭内外表面层的阻碍，使之在铸锭壁厚中心造成很大径向拉应力而产生的。

环状裂纹的防止方法是：1)提高铸锭外表面冷却水位或降低内表面冷却水位；2)均布液流；3)适当降低铸造速度和铸造温度。

3．11 空心圆铸锭横向裂纹

空心圆铸锭中的横向裂纹同圆铸锭中的横向裂纹一样，也多产生于高强铝合金的大直径而壁薄的铸锭中。它也是在铸造速度较慢的情况下，铸锭内轴向温度梯度加大，因而沿轴向产生拉应力所致。横向裂纹的防止方法是：1)提高铸造速度，降低芯子水压；2)正确安装芯子，保证铸锭壁厚均匀；3)防止内外表面成层；4)合理控制成分提高铸锭低温塑性。空心圆铸锭除了上述三种类型的裂纹形式外，对于某些合金的大规格空心锭，在不铺底或不回火的情况下，由于铸造开头、结尾时所产生的附加应力的作用，也会使空心铸锭产生象圆铸锭一样的底部和浇口部通一裂纹，甚至裂成数瓣。

3．12晶层分裂

在铸锭边部断口上沿柱状晶轴产生的层状开裂称晶层分裂。1)晶层分裂的特点是：(1)是铸锭断口的一种分层现象，分层面与晶界吻合，在其低倍试片上，经仔细研磨和腐蚀后，也能沿晶界发现裂纹；(2)裂口多为母液所填充；(3)常常在柱状晶区发现。晶层分裂是晶界联系大大减弱的结果，它主要是在熔体中含气量较大，铸造温度较高而铸锭的冷却强度又较小时，在铸锭结晶末期形成的。

2)晶层分裂的防止重点是消除柱状晶产生的条件，此外，应做到：(1)适当提高铸锭的冷却强度，降低结晶器有效高度，并清除结晶器内水垢；(2)防止熔体过热和在炉内停留时间过长；(3)彻底精炼，降低熔体中气体含量；(4)铸造收尾时不要停车过早。四、铸锭的晶粒度和组织缺陷