Solidification microstructure formation in HK40 and HH40 alloys

The microstructure formation processes in HK40 and HH40 alloys were investigated through JmatPro calculations and quenching performed during directional solidification. The phase transition routes of HK40 and HH40 alloys were determined as L → L + γ → L + γ + M₇C₃ → γ + M₇C₃ → γ + M₇C₃ + M₂₃C₆→ γ + M₂₃C₆ and L → L + δ → L + δ + γ→ L + δ + γ + M₂₃C₆ δ + γ + M₂₃C₆, respectively. The solidification mode was determined to be the austenitic mode (A mode) in HK40 alloy and the ferritic–austenitic solidification mode (FA mode) in HH40 alloy. In HK40 alloy, eutectic carbides directly precipitate in a liquid and coarsen during cooling. The primary γ dendrites grow at the 60° angle to each other. On the other hand, in HH40 alloy, residual δ forms because of the incomplete transformation from δ to γ. Cr₂₃C₆ carbide is produced in solid delta ferrite δ but not directly in liquid HH40 alloy. Because of carbide formation in the solid phase and no rapid growth of the dendrite in a non-preferential direction, HH40 alloy is more resistant to cast defect formation than HK40 alloy.     

灰口铸铁组织的优化与性能

以片状石墨非裂隙的观点,从灰口铸铁拉伸时Ｇ／ｍ界面及基体微力学行为,联系到Ｇ／ｍ界面强化及基体强韧化,设计了以Ｍｓｈ包围石墨及（Ｆ＋Ｍ）双相钢基体的灰口铸铁优化组织,测得其性能与预期的吻合,性能有显著提高．     

消失模铸造灰铸铁石墨形态的研究

在消失模铸造条件下,文章研究了冷却速度、碳当量、硫质量分数及孕育方法对亚共晶灰铸铁石墨形态的影响.结果表明:当铸铁的碳当量降低时,在铸件的薄壁处极易出现过冷石墨,E型石墨数量增多;通过瞬时孕育,可显著改善石墨形核的条件,控制过冷石墨的形成;灰铸铁中,含硫量对石墨组织也具有很重要的影响,当灰铸铁的含硫量为0.08％～0....     

电磁场对铸铁石墨生长的影响

设计了交替换向的行波磁场,研究在铸铁凝固过程中,施加换向行波电磁场产生的脉冲作用对铸铁石墨生长及其凝固组织的影响·结果表明:在脉冲电磁场的作用下,灰铸铁凝固组织中奥氏体枝晶数量明显减少,石墨粗化;球化处理后,凝固组织中球状石墨数量减少,蠕虫状石墨增多,蠕化率显著提高,为稳定蠕墨铸铁的蠕化率提出一个新途径·讨论了电磁场对石墨生长影响的机理,认为脉冲磁场的电磁搅拌作用和感生电流的热效应破坏了石墨核心周围奥氏体壳的稳定性,促进石墨的分枝生长,形成蠕虫状石墨·只有在残留镁量和残留稀土量足够或残留量较高时,脉冲磁场的干扰能够稳定蠕化率;蠕化剂加入量不足时,磁场干扰只能促进形成片状石墨,不能形成蠕虫状石墨...     

微合金钢初始凝固中奥氏体开始长大的温度

通过共聚焦激光显微镜对P510L钢的初始凝固过程进行了原位动态观察以考察δ相生成、包晶反应以及γ相的形成过程,并探索奥氏体开始长大温度.研究结果表明:1)冷却速度为25℃/s时P510L钢的冷却模式为首先从液相中析出δ铁素体,然后在液相与δ铁素体相之间发生包晶反应(L+δ→γ),进入三相共存区,液相消失后剩余的δ相通过固态扩散转变为γ相;2)在初始凝固过程中,奥氏体先进行一部分吞并、长大,然后才实现过剩δ铁素体向奥氏体的同素异构转变,最后实现完全奥氏体化;3)通过原位动态观察,探索了一种较为准确的确定原始奥氏体开始长大温度的实验方法,提高了奥氏体晶粒预测模型的准确性.     

铸铁中各种石墨间的连续转变

采用定向凝固液淬方法,并借助于金相显微镜和扫描电镜等手段,研究了铈含量的变化对铸铁中各种石墨间连续转变的影响。结果发现:在控制界面推进速度不变的条件下,随铈含量的增加,可以从片状石墨依次向过冷石墨、蠕墨、枝晶间石墨、球缺状石墨连续转变,而且这种转变是可逆的。     

FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-(18~21)Cr-(3~5)Al-(0~0.03)C-(0~0.2)Si-(0~0.2)Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr7 C3→AlN+αδFe+Cr7 C3+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ+α'→AlN+αδFe+Cr23 C6+α'.凝固过程中Cr7 C3与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr7 C3的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr7 C3的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.     

蠕墨铸铁凝固过程中的共晶生长模式

研究蠕墨铸铁凝固过程中的共晶生长模式,探索不同共晶生长模式与铸造凝固特性的关系,为蠕墨铸铁件的工艺设计及生产提供供理论依据。     

含磷铸铁闸瓦断裂原因的实验分析

本文通过实验，分析了含磷铸铁闸瓦的致断原因。结果表明，裂纹萌生于工作表面或次表面，由工作表面向背面扩展。在使用过程中，高磷灰铁闸瓦有严重的断裂现象，蠕化良好的含磷蠕墨铸铁闸瓦与没有明显铸造缺陷的中磷灰铁闸瓦在使用过程中不会发生断裂。     

砂型高强度D型石墨铸铁的研制

本文研究了D型石墨组织的形成条件,以及碳、硅和锰等含量与D型石墨铸铁机械强度之间的关系。采用普通工业原材料,用包内孕育的方法能在砂型中生产D型石墨铸铁,该工艺过程简单、稳定。近共晶D型石墨铸铁不仅有较高的机械强度,而且有良好铸造性能、致密的组织、白口倾向极小和加工性能好等优点。所以高强度砂型铸造D型石墨铸铁是一种很有实用价值和发展前途的新颖铸造合金材料。     

灰口铸铁中石墨及其与基体界面的微力学行为

用扫描电镜原位观察技术,发现灰口铸铁拉伸裂纹并非先在石墨尖端基体中,而是先在呈有利取向的石墨—基体（Ｇ—ｍ）界面（含亚界面石墨）中萌生．提出不是石墨微缺口应力集中,而是界面弱结合及近界面Ｇ、ｍ的不协调形变内应力集中导致Ｇ—ｍ界面断裂．这种断裂在拉伸早期就已开始,并随拉伸而逐步增加,既有沿Ｇ基面的正断,也有沿Ｇ基面的斜断和非基面的强键断裂．这样裂开后Ｇ成为如其形状的裂隙,引起微缺口应力集中,影响其近邻基体的形变与断裂等微力学行为．     

球墨铸铁微观组织形成的数值模拟

基于结晶动力学理论，建立了球墨铸铁凝固过程各阶段微观组织形成形核和长大的数学模型；根据该结果动力学模型，编制了球铁微观组织形成模拟软件ＦＴＳｔｒｕｃｔｕｒｅ。该软件可以预测球铁凝固过程中各相的形成以及固态转变中铁素体和珠光体的形成，并进而预测铸态力学性能。模拟了阶梯形试块的冷却曲线、微观组织和布氏硬度。模拟与实测结果符合较好。     

冷却速率对奥氏体不锈钢凝固过程影响的原位观察

通过采用激光共聚焦扫描显微镜对AISI304奥氏体不锈钢的凝固过程进行了原位动态观察研究.发现当冷却速率为0.05℃.s-1时,奥氏体不锈钢以胞状晶方式凝固,其凝固模式为FA模式,即δ铁素体相先从液相中形核并长大,γ相在1 448.9℃时通过与液相发生包晶反应（L＋δ→γ）在δ铁素体相界形成,当温度降到1 431.3℃时液相消失,δ铁素体相通过固态相变转变为γ相,富Cr贫Ni的残留铁素体位于胞状晶之间.当冷却速率为3.0℃.s-1时,奥氏体不锈钢以枝晶方式生长,冷却到1346.4℃时包晶反应在液相与δ铁素体相界之间进行,其残留铁素体位于枝晶干,与冷却速率为0.05℃.s-1时相比,其残留铁素体的数量增多,残留铁素体富Cr贫Ni的程度减轻.     

Chilling Tendency and Chill of Cast Iron

An analytical expression is presented for the susceptibility of liquid cast iron to solidify according to the Fe-C-X metastable system （also known as the chilling tendency of cast iron, CT）. The analysis incorporates the nucleation and growth processes associated with the eutectic transformation. The CT is related to the physicochemical state of the liquid, the eutectic cells in the flake graphite, and the number of nodules in nodular cast iron. In particular, the CT can be related to the critical wall thickness, Scr, or the chill width, Wcr, in wedge shaped castings. Finally, this work serves as a guide for understanding the effect of technical factors such as the melt chemistry, the spheroidizing and inoculation practice, and the holding time and temperature on the resultant CT and chill of the cast iron. Theoretical calculations of Sc, and Wc, compare well with experimental data for flake graphite and nodular cast iron.     

界面推进速度及微量元素对界面形貌及石墨形态的影响

用定向凝固液淬法制备了具有各种石墨形态的铸铁试样，借助于金相显微镜、ＳＥＭ等对其进行了观察分析，发现界面推进速度对固液界面形貌及石墨形态均有影响，并考察了在界面推进速度相同的情况下，微量元素铈、硫对石墨形态的影响．     

初晶石墨对铸铁共晶凝固的影响

采用等温凝固液淬的方法研究了稀土铸铁中初晶石墨的形态及其对共晶凝固的影响。结果表明：稀土铸铁中初晶石墨既可成为球状也会长成蠕虫状并能提高共晶凝固过程中的共晶团数。     

高铝熔渣物相析出演变规律研究

以改善高铝渣浸出性能为目标,采用DSC实验和SEM-EDS检测方法,研究了高铝渣控温冷却过程中物相析出规律,考察了降温速率、n(CaO)/n(Al₂O₃)和MgO含量对铝酸钙渣物相析出演变规律的影响.结果表明:当降温速率加快时,熔渣凝固过程趋于更大程度的偏析,C₂S相变愈不充分,粒度粗化,劣化了自粉行为和浸出条件;随着调高渣中n(CaO)/n(Al₂O₃),C₁₂A₇的析出温度升高,物相析出活性按照CA→C₁₂A₇→C₃A逐渐增强;当渣中含有MgO时,物相中出现C₂MS₂,不利于C₂S物相转变,更为重要的是MgO富集在含铝物相中形成Q相,显著恶化氧化铝浸出率和收得率.     

钇基重稀土蠕墨铸铁的高温性能研究

利用钇基重稀土资源熔炼蠕墨铸铁,探讨高温条件下灰铸铁和蠕墨铸铁的抗拉强度、氧化增重值、伸长百分率、耐热疲劳性和线性膨胀系数等性能,同时用数理统计的方法推导出两种铸件线性膨胀系数的回归方程.结果表明:高温下蠕墨铸铁的断裂性质为韧窝断裂,其高温抗拉强度明显比灰铸铁高;蠕墨铸铁的抗氧化性和抗生长性均比灰铸铁好而导热系数与灰铸铁相近;灰铸铁和蠕墨铸铁的线性膨胀系数相近,但灰铸铁的相变收缩要比蠕墨铸铁强烈得多.     

铝合金化D型石墨铸铁

研究铝对灰铸铁组织和性能的影响 ,解释了铝对灰铸铁组织和性能作用的机理 .实验表明 ,不同含量的铝对灰铸铁组织和性能产生不同的影响 .当铝含量小于 0 .18% ,铝促进灰铸铁D型石墨的形成 ,同时一定含量范围内改善灰铸铁石墨形态 ,并提高灰铸铁的强度性能 .     

悬浮石墨对灰铸铁罐笼衬套的影响

从煤矿竖井提升罐笼衬套的实际服役条件出发，采用普通灰铁、悬浮石墨灰铁、杂铜三种材质试样与钢丝绳具有同样材质对磨付之间互磨损来模拟实际钢丝绳与衬套之间的相对运动，分析衬套耐磨性。并对悬浮石墨铸造灰铁中的石墨形态、基体组织、力学性能及滑动摩擦特性进行分析，研究其磨损机理。研究表明，加0．3％石墨粉进行悬浮铸造，并经退火处理的灰铸铁是一种价格低廉、耐磨性好、与钢丝绳磨损最小的新材质，适合代替杂铜制造的罐笼衬套。