本文關鍵詞：高壓凝固高氮鋼鑄錠質(zhì)量研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高氮鋼中氮作為重要的合金化元素之一,能夠很好的改善其力學性能,如屈服強度和抗拉強度,以及抗磨損抗腐蝕性能,而這些有益作用均取決于氮在鋼中的存在形式：淬火處理后氮保留在固溶體中或者回火處理后氮均勻析出形成細小的鉻氮化物顆粒。如果析出形成氮氣孔,就會影響鋼錠致密度,降低抗點蝕性能。目前國內(nèi)外研究高氮鋼一般在低壓或常壓下滲氮或熔煉,而對高壓條件下的研究較少。高壓冶金作為高氮鋼未來發(fā)展的重要方向之一,研究高壓凝固條件下鑄錠的質(zhì)量尤為重要。高氮鋼中固溶氮強烈影響著鋼材的力學性能,氮化物形態(tài)及含量則影響著其耐磨、耐腐蝕性能。本論文是在高壓氮氣氛下,對鋼液凝固過程中氮的行為及凝固鑄錠的組織及氮的分布進行研究分析。運用FactSage熱力學軟件對Cr12N系合金的高壓相圖進行了計算,計算結(jié)果與高壓凝固實驗結(jié)果吻合。隨著氮氣壓力的提高,氮在凝固初期的最小溶解度和奧氏體中的最大溶解度增大,達到0.6MPa后增速降低。γ和gas+δ相區(qū)面積與(?)呈線性關系,1.8MPa下含氣相區(qū)較0.1MPa縮小90%,凝固過程氣體析出將顯著減少。高壓凝固過程的變化取決于固相、氮化鉻和氮氣之間的平衡,高壓穩(wěn)定了CrN相,使其首先析出。通過對Cr12N鋼的高壓凝固模擬計算得出,壓力對鋼中氮的分布有重要的影響,氮氣分壓提高,鋼中氮的濃度分布更加均勻,并理論分析了隨壓力的提高,氮的遷移變化機理。鋼中氮的分布與溶質(zhì)分配系數(shù)有很大的關系,利用FactSage軟件計算了氮在Cr12N凝固過程中的平衡分配系數(shù)：k1.0MPa=0.00006T+0.1948, k1.6MPa=0.0002T-0.0068 (ω[C]=0.14%);k1.0MPa=-0.0074T+11.2155, k1.6MPa=-0.0081T+12.1863(ω[C]=0.14%).通過對高壓凝固得到的Cr12N鋼錠分析得出,高壓使沿晶界析出的網(wǎng)狀碳化物碎化,奧氏體晶粒細化。隨著壓力增加,基體固溶氮含量增加,鋼中總氮含量增加,同時提高其強度、硬度和耐磨耐蝕性,改善綜合性能。低碳時鋼錠發(fā)生正偏析,高碳時發(fā)生負偏析。本題的研究為提高高氮鋼鑄錠的質(zhì)量提供重要理論依據(jù)。
【關鍵詞】：Cr12N鋼 高壓凝固 鑄錠質(zhì)量 FactSage Procast
【學位授予單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF77;TG142.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 文獻綜述9-23
• 1.1 高氮鐵素體鋼概述9-13
• 1.1.1 高氮鐵素體鋼的定義9
• 1.1.2 氮在鐵素體鋼中的作用9-12
• 1.1.3 氮在馬氏體鋼中的作用12
• 1.1.4 高氮鐵素體鋼的應用12-13
• 1.2 高壓對合金凝固的影響13-17
• 1.3 鑄造凝固數(shù)值模擬的研究進展17-19
• 1.4 氮在鋼中的存在形態(tài)19-22
• 1.4.1 鐵素體高氮鋼的顯微組織特點19-20
• 1.4.2 氮的存在形態(tài)20-22
• 1.5 課題研究的目的及意義22-23
• 第2章 Cr12N高壓相圖計算23-33
• 2.1 氮在固相中的行為研究23-25
• 2.2 研究方案25
• 2.3 高壓凝固相平衡的計算及分析25-30
• 2.3.1 壓力對Fe-12%Cr-N系相圖的影響25-27
• 2.3.2 Cr12N合金高壓凝固行為的討論分析27-29
• 2.3.3 高壓實驗結(jié)果對比29-30
• 2.4 Cr12N實驗鋼的偽二元平衡相圖及實測相變點30-32
• 2.4.1 相圖30-31
• 2.4.2 實測相變點31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 Cr12N鋼高壓凝固過程氮的分布模型建立33-42
• 3.1 凝固過程的控制方程33-34
• 3.2 氮在高壓條件下的偏析及析出模型34-35
• 3.3 高壓下溶質(zhì)分配系數(shù)的計算35-37
• 3.3.1 FactSage計算準確性對比35-36
• 3.3.2 氮壓對N平衡分配系數(shù)的影響36-37
• 3.4 鋼液壓力凝固模型及參數(shù)設定37-39
• 3.5 凝固壓力對氮的分布的影響39-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第4章 Cr12N鋼高壓凝固試驗研究42-54
• 4.1 試驗目的及內(nèi)容42-44
• 4.2 試驗方案44-45
• 4.3 壓力對Cr12N鋼鑄態(tài)組織的影響45-49
• 4.3.1 組織形貌45-48
• 4.3.2 物相分析48-49
• 4.4 壓力對Cr12N鋼中析出物析出的影響49-50
• 4.5 高壓下鋼錠中氮的存在形態(tài)及分布50-53
• 4.5.1 壓力對固溶氮的影響50-52
• 4.5.2 單個高壓鑄錠不同位置氮含量的變化52-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻55-59
• 致謝59-60
• 導師簡介60-61
• 作者簡介61-62
• 學位論文數(shù)據(jù)集62

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