板坯中心偏析是復(fù)雜連鑄過程產(chǎn)生的一種典型鑄坯內(nèi)部缺陷。中心偏析一般難以通過后續(xù)熱處理工藝徹底消除,將遺傳到軋材并引起鋼材機(jī)械性能各向異性、軋板分層、氫致裂紋（HIC）等質(zhì)量缺陷。為進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)板坯連鑄中心偏析的產(chǎn)生機(jī)理與控制方法,本文重點(diǎn)從鐵基多元合金凝固過程溶質(zhì)的再分配行為和板坯連鑄中心偏析的形成機(jī)理兩個(gè)方面開展了比較系統(tǒng)的研究。鐵基多元合金凝固過程溶質(zhì)再分配行為的研究主要借助熱力學(xué)計(jì)算開展。溶質(zhì)平衡分配系數(shù)定義為溶質(zhì)在固相一側(cè)濃度與液相一側(cè)濃度的比值,是準(zhǔn)確描述合金凝固過程溶質(zhì)再分配行為以及溶質(zhì)偏析模擬的關(guān)鍵參數(shù)。論文基于溶質(zhì)平衡分配系數(shù)熱力學(xué)計(jì)算模型,研究了鐵基多元合金凝固過程組分、溫度以及相結(jié)構(gòu)對(duì)溶質(zhì)平衡分配系數(shù)的影響;從溶質(zhì)平衡分配系數(shù)出發(fā),提出了一種基于改善溶質(zhì)再分配降低凝固偏析的合金化設(shè)計(jì)方法;鑒于鋼種（特別是包晶鋼）溶質(zhì)平衡分配系數(shù)的缺乏,論文計(jì)算獲得了Q345鋼中溶質(zhì)C、Si、Mn、P、S的平衡分配系數(shù)。在此基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,對(duì)板坯連鑄過程中心偏析的形成機(jī)理和關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究,揭示了板坯連鑄過程鑄坯內(nèi)溶質(zhì)的分布特征,探明了湍流區(qū)流場和鑄坯... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：191 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

板坯連鑄過程溶質(zhì)再分配與中心偏析形成示意圖

1 緒 論提供理論和實(shí)際指導(dǎo)。1.2 鐵基多元合金凝固溶質(zhì)的再分配行為1.2.1 合金凝固過程溶質(zhì)的再分配溶質(zhì)的再分配是合金凝固過程的固有屬性，是導(dǎo)致合金凝固過程溶質(zhì)微觀偏析和宏觀偏析缺陷的內(nèi)在因素。溶質(zhì)在液相和固相中化學(xué)勢的差異是合金凝固過程溶質(zhì)再分配的驅(qū)動(dòng)力。合金凝固過程中，當(dāng)溶質(zhì)在固相中的化學(xué)勢大于液相中的化學(xué)勢時(shí)，為維持溶質(zhì)在固相和液相中化學(xué)勢的平衡，溶質(zhì)將自發(fā)從固相往液相析出，即溶質(zhì)往液相中富集；反之，溶質(zhì)將從液相往固相析出，即溶質(zhì)往固相中富集。

固顯微組織 EDS 線掃描的結(jié)果可以看出，溶質(zhì) Al 和 Ti 在枝晶間聚集，溶質(zhì) Co 和Ni 在枝晶內(nèi)聚集；溶質(zhì) Fe 往枝晶間聚集，但其在枝晶間和枝晶內(nèi)含量相差不大。也就是說，合金 Al-Ti-Co-Ni-Fe 凝固過程中，溶質(zhì) Al 和 Ti 自發(fā)從固相往液相析出，Co 和 Ni 自發(fā)從液相往固相析出，F(xiàn)e 的偏析趨勢較弱。對(duì)比不同冷速下 EDS線掃描結(jié)果可知，當(dāng)合金以較小的冷卻速率凝固時(shí)，各溶質(zhì)的偏析趨勢略微增大。此外，當(dāng) Al-Ti-Co-Ni-Fe 體系各組元含量由 30，30，10，10，20(wt.%)分別改變?yōu)?0，10，25，35，20(wt.%)后，F(xiàn)e 的偏析趨勢將大大增強(qiáng)，大量的 Fe 往液相析出，富集于枝晶間區(qū)域。由此說明，合金含量對(duì)組元的偏析行為具有重要影響。You 等[2]研究了 Fe-0.21C-2.12Mn-0.54Si-0.77Al (wt.%)體系(Trip 鋼)凝固過程溶質(zhì)的再分配行為，結(jié)果如圖 1.3[2]所示。斷面上溶質(zhì)的分布特征明顯地呈現(xiàn)了一次枝晶和二次枝晶的凝固形貌。從溶質(zhì) Mn 和 Al 析出后聚集的位置(枝晶間/枝晶內(nèi))可以看出，Mn 和 Al 呈現(xiàn)相反的偏析特性。該體系凝固過程中，Mn 從固相往液相析出，不斷往枝晶間聚集，其濃度在枝晶間達(dá)到最大值，呈正偏析；Al 從液相往固相析出，不斷往枝晶內(nèi)聚集，其濃度在枝晶內(nèi)達(dá)到最大值，呈負(fù)偏析。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]薄板連鑄坯的溫度與應(yīng)力狀態(tài)的研究[D]. 陳登福.重慶大學(xué) 1997



本文編號(hào)：2960963