近年來,中國鐵路運(yùn)輸?shù)乃俣群洼d重不斷提升,對于高速車輪鋼的性能需求日益增加。前人的研可知,降低高速車輪鋼中碳的偏析,改善鋼的凝固結(jié)構(gòu),可以提高鋼材的力學(xué)性能和加工性能。本文從兩個(gè)方面研究了冷卻凝固組織和碳元素偏析的變化趨勢:利用ProCAST軟件對高速車輪鋼凝固過程進(jìn)行模擬,通過改變凝固過程中二冷冷卻水量和過熱度,研究了鑄坯組織的變化趨勢。通過擴(kuò)散退火處理,研究了熱處理溫度和時(shí)間對組織和元素偏析的影響,得到如下結(jié)論:(1)通過ProCAST對高速車輪鋼凝固過程進(jìn)行模擬計(jì)算,宏觀上采用CAFé模型計(jì)算其宏觀組織,使用KGT模型預(yù)測其微觀組織變化。確定了微觀組織的擬合參數(shù)。(2)模擬數(shù)值發(fā)現(xiàn),低過熱度可以增加等軸晶區(qū)域,有助于改善鋼坯的質(zhì)量,其最佳過熱度為20℃。提高二冷區(qū)的冷卻水量可以使得CET位置向鋼坯邊緣方向移動,減小柱狀晶區(qū)域,應(yīng)在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)增大的冷卻水量。(3)長時(shí)間的保溫處理,可以使得鋼坯中心部位碳元素的富集區(qū)域減少,過長的保溫時(shí)間對均勻化的影響不再明顯。適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)提高保溫溫度可以使得碳元素均勻化更加明顯,而過高的保溫溫度會使得鋼坯內(nèi)部部分區(qū)域出現(xiàn)熔融區(qū)域,影響鋼坯的質(zhì)量。(4)計(jì)算得知,CL60高速車輪鋼的擴(kuò)散常數(shù)D_0=8.5×10~(-5) mm~2/s,保溫時(shí)間超過15h后保溫效果不再明顯,此時(shí)再延長保溫時(shí)間對減輕宏觀碳偏析效果不明顯。保溫溫度方面,保溫溫度越高,減輕碳偏析效果越好,但由于固相線和脫碳的影響,不宜超過1300℃。(5)經(jīng)過擴(kuò)散退火處理后的鋼坯,其枝晶臂和枝晶間的界線逐漸消失,偏析現(xiàn)象減輕。在一定的保溫溫度范圍內(nèi),提高保溫溫度和增加保溫時(shí)間都能有效減輕枝晶偏析現(xiàn)象。由微觀碳元素偏析的實(shí)驗(yàn)檢測可知,1200℃時(shí)最佳保溫時(shí)間為10小時(shí),偏析比的變化量最大為15.6%。保溫5小時(shí)情況下,1250℃,偏析比的變化量最大為13.9%。
【學(xué)位單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U270.33;TG142.1
【部分圖文】：

冷水量對偏析影響

圖 1-2 樹枝晶示意圖經(jīng)過長時(shí)間的擴(kuò)散退火工藝熱處理之后，可以明顯的減少鋼坯時(shí)間足夠長的情況下，甚至可以基本消除偏析。而影響樹狀枝晶凝固時(shí)間以及冷卻速度兩個(gè)方面的影響�？梢钥s短凝固的時(shí)間或

圖 2-1 移動邊界法示意圖[61]計(jì)算過程進(jìn)行簡化，在原有的基礎(chǔ)上對連鑄過程進(jìn)行假設(shè)鑄過程中拉坯方向的速率很小，傳熱可以只考慮水平方向度方向 x 軸以及寬度方向 y 軸方向的傳熱；
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2889526