①铸锭结构的形成　金属冶炼炉中冶炼出的合格金属液，往往先浇注成铸锭，在后续的加工环节再把铸锭通过压力加工制成各种型材或将铸锭重熔后浇注成铸件。金属铸锭凝固时，由于表面和中心的结晶条件不同，其结构是不均匀的，整个体积中明显地分为三种晶粒状态区域，如图2-15所示。

1—细晶区；2—柱状晶区；3—等轴晶区

a.表面细晶粒。液体金属注入锭模时，由于锭模温度不高，传热快，外层金属受到激冷，过冷度大，生成大量的晶核。同时，模壁也能起非自发晶核的作用，因此，在金属的表层形成一层厚度不大、晶粒很细的细晶区。理论上表面细晶粒区性能较好，但是由于其在整个铸锭中所占比例较小，因此对铸锭性能没有太大的影响。

b.中间柱状晶粒。细晶区形成的同时，锭模温度升高，液体金属的冷却速度降低，过冷度减小，生核速率降低，但此时长大速度受到的影响较小，结晶过程进行的主要方式是在优先长大方向（即一次晶轴方向）与散热最快方向（一般为往外垂直模壁的方向）的反方向一致的晶核向液体内部平行长大，结果形成柱状晶区。

柱状晶的性能具有明显的方向性，沿柱状晶晶轴方向的强度较高。对于那些主要受单向载荷的机器零件，例如汽轮机叶片等，柱状晶结构是非常理想的。但柱状晶的接触面由于常有非金属夹杂或低熔点杂质，在热轧、锻造时容易开裂，因此对于熔点高和杂质多的金属，例如Fe、Ni及其合金，不希望生成柱状晶。但对于熔点低、不含易熔杂质、塑性较好的金属，即使全部为柱状晶也能顺利地进行热轧、热锻，所以Al、Cu等非铁金属及合金，考虑其性能提高的需要，反而希望铸锭能得到柱状晶结构。

c.中心等轴晶粒。结晶进行到铸锭中心时，液相内部内外温度差减小，锭模成为高温外壳，加上结晶潜热的放出，使液体金属的冷却速度很快降低，过冷度大大减小，内部温度趋于均匀，散热逐渐失去方向性，进入过冷状态后，凝固成了等轴的粗晶粒。等轴晶其枝晶彼此嵌入，结合较牢，性能均匀，无方向性，是一般情况下的金属特别是钢铁铸件所希望的结构。

金属加热温度高、冷却速度大、铸造温度高和浇注速度大时，在铸锭或铸件的截面上将保持较大的温度梯度，有利于获得较发达的柱状晶；相反，铸造温度低、冷却速度小时，截面温度趋向均匀，有利于等轴晶的形成。

铸锭作为一种形状简单的大铸件，具有上述最典型的铸态晶粒结构。事实上，所有铸件的凝固都或多或少存在上述的晶粒大小分布特征。