連鑄中,鋼的導(dǎo)熱性影響著鑄坯的凝固行為,鑄坯的凝固組織結(jié)構(gòu)及合金元素的分布行為又影響著鋼的導(dǎo)熱性。研究冷卻速率對(duì)含鉻鋼凝固組織的影響,可以為進(jìn)一步研究鑄坯凝固組織與含鉻鋼導(dǎo)熱性之間的關(guān)聯(lián)性提供基礎(chǔ),為優(yōu)化含鉻鋼的連鑄冷卻制度提供理論依據(jù)。為此,本文通過(guò)熱模擬實(shí)驗(yàn)及化學(xué)分析、能譜分析的方法,以40Cr鋼為研究對(duì)象,研究冷卻速率對(duì)40Cr鋼凝固行為的影響,分析冷卻速率對(duì)40Cr鋼凝固組織、晶粒尺寸、Cr元素宏觀偏析、顯微偏析行為的影響。論文主要結(jié)論如下:(1)不吹氬冷卻控制條件下,40Cr鋼樣為全等軸晶凝固組織結(jié)構(gòu),其中鋼樣邊緣和上部有較多的細(xì)小等軸晶;吹氬強(qiáng)冷條件下,鋼樣凝固組織出現(xiàn)粗大的類柱狀晶結(jié)構(gòu),隨吹氬強(qiáng)度的進(jìn)一步增大,鑄坯內(nèi)的縮孔缺陷顯著增大,凝固組織有向典型三層凝固組織轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。(2)隨鋼液起始冷卻控制溫度的提高,40Cr試樣的凝固組織存在粗化行為,晶粒尺寸增大。(3)本文實(shí)驗(yàn)條件下,在40Cr鋼樣晶界邊緣及晶內(nèi)出現(xiàn)珠光體偏聚現(xiàn)象。(4)在全等軸晶凝固組織結(jié)構(gòu)中,40Cr鋼試樣從表層到中心,沒(méi)有出現(xiàn)典型三層凝固組織中的表層合金元素含量低、中心成分高的現(xiàn)象。(5)實(shí)驗(yàn)中未吹氬條件下,隨鋼樣所受到的冷卻強(qiáng)度逐漸增大,試樣表層Cr元素在晶界晶內(nèi)顯微偏析度降低,試樣中間、中心顯微偏析度變化不顯著。當(dāng)鋼樣進(jìn)行吹氬后,隨冷卻強(qiáng)度增大,試樣的表層、中間、中心顯微偏析度均增大。(6)鋼液起始冷卻控制溫度對(duì)鉻元素的顯微偏析度有影響,在鋼液起始冷卻控制溫度為1550℃時(shí),鋼樣1/2高度處橫斷面上Cr元素在晶界晶內(nèi)顯微偏析度略比1560℃、1570℃大。
【學(xué)位單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TF777
【部分圖文】：

素在鋼樣中的枝晶偏析度如表 1.2 所示[18]。表 1.2 不同元素在鋼錠中的枝晶偏析度 SeS P C W V Mo Si Cr Mn 2.0 1.5 0.6 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 0.15 界偏析凝固過(guò)程中，溶質(zhì)元素和非金屬夾雜物富集于晶界，使晶界與晶差異，這種成分不均勻現(xiàn)象稱為晶界偏析。晶界偏析的產(chǎn)生有兩示[19-20]。粒并排生長(zhǎng)，晶界平行于生長(zhǎng)方向，由于表面張力平衡條件的要交界的地方，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)凹槽，深度可達(dá) 8~10μm。此處有利于凝固后就形成了晶界偏析，如圖 1.1 左圖所示。

六方斷面晶界處的溶質(zhì)會(huì)貧化。這種化學(xué)成分不均勻性稱為胞狀偏析[22]。圖 1.2 胞狀生長(zhǎng)時(shí)溶質(zhì)分布示意圖1.2.3 晶界偏析的形成機(jī)理連鑄坯的凝固是選分結(jié)晶的過(guò)程，即溶質(zhì)在固液兩相中的溶解度不同，在結(jié)晶的過(guò)程中，凝固前沿不斷有溶質(zhì)析出，若 k=Cs/CL<1，那么溶質(zhì)在液相中的濃度就會(huì)不斷升高。如果是理想狀態(tài)下的平衡結(jié)晶，則溶質(zhì)在固相和液相中能夠充分?jǐn)U散，均勻分布。但是在鋼液實(shí)際凝固的過(guò)程中，溶質(zhì)在固相和兩相間的擴(kuò)散很難充分進(jìn)行。這樣就會(huì)使得凝固前沿液相中溶質(zhì)富集。由于溶質(zhì)富集使得局部液相線降低，出現(xiàn)成分過(guò)冷的現(xiàn)象。如果加快冷卻速度，尖端過(guò)冷的情況會(huì)變大[23-24]。理論上來(lái)說(shuō)，若不存在成分過(guò)冷，則凝固前沿應(yīng)為平滑無(wú)組織狀態(tài)。但是隨著成分過(guò)冷的加重，晶體的生長(zhǎng)方式逐漸變?yōu)榘麪钌L(zhǎng)，直至樹(shù)枝狀。一般而言，凝固前沿主要以樹(shù)枝狀生長(zhǎng)和內(nèi)生生長(zhǎng)為主。前期，凝固按照一定的方向有序地進(jìn)行，其柱狀晶組織細(xì)密而均勻，不出現(xiàn)重偏析。而凝固后期的柱狀晶組織的一次枝晶臂間距變大，若一次枝晶臂間距比二次枝晶的長(zhǎng)度還要大時(shí)，那么二次枝晶臂可能會(huì)有一些無(wú)法到達(dá)的地方，這些地方就會(huì)產(chǎn)生空隙。甚至空隙處

圖 1.6 可知，隨著溫度的上升，螺線長(zhǎng)逐漸上升，即鐵水的流動(dòng)性逐漸上升在澆注溫度相同的情況下，鐵水的流動(dòng)性隨含鉻量的增加而下降。一般來(lái)通鐵水，其高爐出鐵溫度不得低于 1320～1330℃，由圖 1.6 可知，其相對(duì)流動(dòng)性約為 1000mm。而含鉻 8.52％和 13.18％的鐵水出鐵溫度分別不得5℃和 1540℃。因此，所需冶煉的鐵水含鉻量越高，需要達(dá)到的出鐵溫度高，這樣才能達(dá)到相同的流動(dòng)性[40]。Cr 含量對(duì)合金性能及組織的影響圖 1.7 所示，（a）、（b）、（c）三幅金相組織圖分別表示不同含鉻量的合金的金相組織。可以看出，其鑄錠晶粒內(nèi)部組織不均勻，出現(xiàn)微觀偏組織不均勻分布。晶粒間有明顯黑色邊界，有大量黑斑。從（a）到（cZr 合金中的含鉻量逐漸上升，其鑄態(tài)偏析程度也明顯增大。如（c）圖所示為 1%的合金偏析程度最大，其第二相密集且基本相連成網(wǎng)[41]。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 Wang SU;Wei-ling WANG;Sen LUO;Dong-bin JIANG;Miao-yong ZHU;;Heat Transfer and Central Segregation of Continuously Cast High Carbon Steel Billet[J];Journal of Iron and Steel Research(International);2014年06期

2 張麥倉(cāng);曹國(guó)鑫;董建新;;冷卻速度對(duì)GH4169合金凝固過(guò)程微觀偏析及糊狀區(qū)穩(wěn)定性的影響[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2013年11期

3 王淼;;冶金企業(yè)中連鑄設(shè)備的概況與發(fā)展[J];科技促進(jìn)發(fā)展;2012年01期

4 陳進(jìn);蘇志堅(jiān);中島敬治;赫冀成;;電磁攪拌下Cr鋼柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變準(zhǔn)則(一)[J];鑄造技術(shù);2010年08期

5 毛杰;唐普洪;;時(shí)效對(duì)Al-Zn-Mg-Cu合金Mg晶界偏析及性能的影響[J];熱加工工藝;2010年02期

6 田陸;包燕平;黃郁君;;凝固組織對(duì)連鑄板坯中心偏析的影響[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2009年S1期

7 陳小明;宋仁國(guó);任建平;李杰;張宇;何源;;“雙峰”時(shí)效對(duì)7175合金Mg晶界偏析及性能的影響[J];兵器材料科學(xué)與工程;2009年05期

8 鄭治;江垚;董虹星;湯烈明;賀躍輝;黃伯云;;Environmental corrosion resistance of porous TiAl intermetallic compounds[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2009年03期

9 陳永楠;魏建鋒;趙永慶;屈可朋;王慧;;Ti14合金半固態(tài)變形的晶界偏析行為[J];稀有金屬材料與工程;2009年01期

10 殷瑞鈺;;我國(guó)煉鋼-連鑄技術(shù)發(fā)展和2010年展望[J];煉鋼;2008年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 羅森;連鑄坯凝固過(guò)程微觀偏析與組織模擬及輕壓下理論研究[D];東北大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 王清平;Cr含量對(duì)銅鉻鋯合金性能及組織的影響[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

2 孫玉霞;板坯結(jié)晶器鋼液流動(dòng)及液面波動(dòng)行為的模擬研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2843636