钢锭通常由晶粒组织不同的三个区域所组成:
(1)钢锭表面细小等轴晶带,也称激冷层。它是在模壁上或靠近模壁处钢液中非自发形核的结果。钢液与模壁接触,受到强烈冷却,获得较大的过冷度。由于过冷熔体中的杂质及粗糙模壁都可成为现成的结晶核心,几乎同时形成大量晶核,它们彼此妨碍各自的长大,因而得到不同取向的细小等轴晶带。
(2)柱状晶带。随着锭表激冷层的形成,热阻增大。特别是锭壳与模壁间形成气隙后,更使钢液的散热强度降低,凝固前沿钢液中过冷度减小(温度梯度减小)。在这样的条件下,钢液的过热热量和结晶潜热主要通过凝固层传出,发生向模壁的定向传热。并且由于晶体长大所需要的过冷比形核小得多,于是结晶表现为已有晶体的继续长大。激冷层的内缘,树枝晶体的一次轴朝着不同的方向,而其中一次轴与模壁垂直的那些晶体,通过它的散热路线最短,散热最快,以及该轴离成分未变钢液最近,过冷降低较小,所以这些晶体向锭心的长大得到优先发展,而其余的晶体和这些晶体向其他方向的长大则受到彼此的妨碍而被抑制。于是,在细小等轴晶带之后,接着形成迎着热流方向生长的有明显方向性的柱状晶。
(3)锭心粗大等轴晶带。锭心的结晶过程还不十分清楚。一般认为,随着柱状晶的不断发展,散热强度逐渐减小,两相区宽度不断扩大;而且由于结晶速度减慢,液析过程得以发展,在凝固前沿产生杂质元素的富集层。结晶速度降低到某一临界值后,出现组成过冷区,阻止柱状晶的继续生长,导致富集层前面成分较纯、过冷度较大的钢液中产生孤立的等轴晶,并向各个方向长大,形成无一定方向的粗大等轴晶。对于大型碳素钢镇静钢钢锭,在柱状晶带与锭心等轴晶带之间,还可以区分出过渡晶带,分枝柱状晶带,而在锭心区下部,还经常可以发现成分较纯、晶粒较粗大的“沉积锥。”根据钢种和浇注条件的不同,钢锭中各结晶带的厚度及相对比例可在很大范围内变化,有的结晶带甚至可以完全消失 。