X1215易切削钢连铸坯成分偏析的研究

采用化学分析和低倍酸浸实验方法研究了低碳高硫易切削钢连铸坯的C、Si、Mn、P、S的成分偏析特征并分析其形成原因.结果表明,连铸坯的C、Si、Mn、P、S的偏析度均在0.9～1.1之间,S、P元素存在中心负偏析,低倍酸浸实验检测发现连铸坯存在中心疏松.分析认为,中心疏松是导致中心元素负偏析的主要原因.     

连铸坯凝固过程平面枝晶微观偏析模拟研究

为解决连铸钢坯偏析问题,基于菲克第二定律和质量守恒定律,建立了一维平面枝晶生长凝固偏析数值模型。应用有限容积法离散传质方程,离散后的方程用VB编程求解,研究X70管线钢凝固过程中在二次枝晶间距范围内的C,Si,Mn,S,P各元素质量分数分布随凝固进程和冷却速率的变化规律。结果表明:固相率的变化对合金元素在二次枝晶间偏析影响较大,冷却速率对其影响较小;随着固相率的增加,各合金元素的固相成分增加较少,液相成分质量分数快速增加;S和P元素在固相中的分布较均匀,S凝固终了的偏析指数最高,C偏析指数最小。在实际生产中应适当控制S和P元素的含量。     

稀土元素铈对钢的凝固和枝晶偏析的影响

本文用热分析法,金相法和电子探针微区分析考祭了铈对35GrNi3MoV和20GrMoV二种低合金钢的凝固和枝晶偏析的影响。实验结果表明:稀土元素铈加入钢中,减轻了钢液—固转变的过冷,推迟钢的包晶反应进行;细化初次晶粒,细化等轴晶的二次枝晶臂;并在不同程度上减轻了Cr、Mo、V、Mn、Si、Ni等元素的枝晶偏析。     

脉冲电场处理对钢的凝固组织和元素分布的影响

通过改变脉冲电场的电压对钢液进行处理,研究了脉冲电场处理对钢液凝固元素迁移特性和晶粒细化的影响.利用ImageJ软件统计分析了试样的晶粒数和晶粒分布,利用原位分析仪分析了钢中主要元素C、Si、Mn、P和S的分布与偏析情况,探讨了不同电压下脉冲电场对钢液凝固过程元素迁移特性的影响.实验结果表明,随着脉冲处理电压升高,晶粒明显得到细化,钢中元素Si、Mn和P具有相似的分布,而P和S具有相反的分布特性.     

含铌钒钛微合金化钢连铸板坯中心偏析的影响因素

通过对连铸板坯生产检验的硫印数据库的统计分析,得到了含铌钒钛微合金化钢连铸板坯中心偏析的影响因素. 结果表明:中心偏析程度随钢水中C、P、S含量的增加而加重;Mn质量分数高于1.5%以及锰硫比高于300对改善中心偏析有利;高钢水过热度、高拉速和增加铸坯宽度均不利于改善铸坯中心偏析. 由于B级以下中心偏析对钢材使用性能影响不大,因此在生产过程中为使铸坯B-1.0级以上中心偏析出现比率降至10%以下,提出如下控制策略:钢液中C、P、S含量尽量按钢种要求的下限控制,Mn含量尽量按上限控制,实际生产中元素控制[C]＜0.07%,[P]＜0.01%,[S]＜0.005%,[Mn]＞1.5%,[Mn]/[S]＞300;过热度应小于24 ℃,拉速控制在1.0～1.1 m·min-1为宜. 应开发合适的二冷配水制度,并提高铸机精度.     

二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响

通过对板坯逐层刨钢屑,采用化学分析和低倍组织检验的方法,研究了板坯连铸机二冷区电磁搅拌频率参数对1 450 mm×230 mm板坯中心偏析和等轴晶率的影响. 结果表明:单独采用二冷区电磁搅拌相比不采用电磁搅拌工艺的板坯中心偏析程度明显减轻,C、P、Mn的中心正偏析系数低于无电磁搅拌工艺的板坯;电磁搅拌频率为2 Hz,5 Hz和8 Hz时板坯中心偏析都为B0.5级;电磁搅拌频率对中心等轴晶率略有影响,搅拌频率5 Hz的情况下等轴晶率最大.     

管线钢连铸板坯的半宏观偏析和凝固组织

研究了不同凝固组织下管线钢的中心偏析情况.低倍组织腐蚀结果表明,连铸板坯的中心偏析由相对独立的、大小不一的半宏观偏析点组成,且不同凝固组织的半宏观偏析特征有所差别.化学成分分析表明,中心等轴晶时板坯中心为负偏析,且贯穿于整个等轴晶区中,而中心为柱状晶时则表现为正偏析.通过对比化学成分和半宏观偏析面积比发现,板坯的半宏观偏析面积比随C和Mn最大偏析度的增加而增加,由于化学成分分析只能反应局部位置的偏析情况,因此半宏观偏析面积比的方法对生产实践更具有指导意义.对不同过热度下不同凝固组织的半宏观偏析面积比的统计结果显示,在合理使用轻压下技术的前提下,中心为柱状晶更有利于减轻半宏观偏析面积比,进而改善管线钢连铸板坯的中心偏析.     

垂直连铸凝固过程的数值模拟研究

采用基于Eulerian-Eulerian方法和合金凝固理论的液相-柱状晶-等轴晶三相凝固模型，对立式连铸工艺中结晶器内的凝固过程进行了研究.对比焓-多孔介质凝固模型，除热溶质浮升力导致的熔体流动，该三相凝固模型还考虑了柱状晶组织的生长、等轴晶组织的形成和演变以及游离等轴晶粒的沉浮，揭示了等轴晶沉降漂移作用对宏观溶质传输及凝固组织分布的影响.模拟结果显示铸坯中心处由等轴晶粒沉积形成的富等轴晶区存在溶质负偏析，紧邻该负偏析区域存在带状偏析区域.随着钢液过热度增加，等轴晶分布减少，中心处宏观偏析加重.     

Si促进C、Mn枝晶偏析的价电子理论分析

利用固体与分子经验电子理论建立了团球γ-(Fe,Mn)3C共晶体增强奥氏体γ钢基自生复合材料(EAMC)初生奥氏体枝晶的价电子结构.在提出晶胞对溶质原子的"键约束因子"δi概念的基础上,结合元素平衡分配系数k0的统计物理定义,得出δi愈大,原子固相位垒QS愈大,则原子愈容易由固液界面向液相扩散,k0增大;反之,k0减小的观点.据此解释了Si促进EAMC凝固过程中C、Mn元素(k0<1)枝晶偏析的原因:Si的加入使EAMC初生奥氏体枝晶中δC、δMn较小的γ-Fe-C-Si与γ-Fe-C-Mn-Si晶胞的相对数量增加,δC、δMn较大的γ-Fe-C-Mn晶胞减少,降低了C、Mn元素的QS.     

Si-Mn-Mo-V钢在淬火和低温回火状态下的脆化与韧化

本文利用冲击韧性试验、扫描电镜、离子探针及俄歇谱议等手段研究讨论了合金元素Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢在淬火和低温回火状态下韧性的影响规律。研究结果表明:当钢中不含Si或含有少量Si面单独加入Mn,则由于Mn-P在晶界共偏析的原因,使P在晶界的浓度大为增加,导致了钢在淬火和低温回火状态下沿晶断裂的发生,从而降低了钢的韧性水平。在高Mn(2％Mn)钢中加入Si,由于Si在晶界的富集及Si-P的相互排斥作用,使P在晶界的偏析浓度下降。从而在一定程度上抑制了晶界脆性的发展和晶界断裂的发生,使钢的韧性水平显著提高。 本文还研究了Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢低温回火脆性(350℃脆性)的影响。实验结果表明:低温回火脆性既与杂质元素的晶界偏析有关,又与ε碳化物向渗碳体转化及渗碳体沿原奥氏体晶界成薄片状析出有关,由于Si和Mn既能影响杂质元素,特别是P在晶界的偏聚,又能影响ε碳化物向渗碳体转化,故Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢低温回火脆性发生的温度和强烈程度均有显著的影响。     

含锡不锈钢溶质偏析模型计算

结合微观偏析模型及Thermo-calc软件,考虑了Mn S的析出,用微观偏析理论研究了含锡铁素体不锈钢中溶质的偏析行为.主要讨论了铁素体不锈钢中C,Mn,S,P,Cr在凝固过程中的偏析程度,研究了溶质偏析对零强度温度(ZST)、零塑形温度(ZDT)的影响规律.分析了锡在铁素体钢和低碳钢中偏析行为的差异,解释了低碳钢的热加工塑形凹槽现象,理论分析了微量元素对热塑性的影响.结果表明,Sn的凝固偏析比远大于除P,S外的其他元素,Mn对S元素凝固偏析有抑制作用.锡为易偏析元素,其在奥氏体相中的凝固偏析比大于在铁素体相中的偏析比.     

微观偏析模型在碳钢内裂纹敏感性分析中应用

研究了微观偏析的理论模型对碳钢连铸过程中内裂纹的敏感性，模型中考虑了铁素全凝固向奥氏体凝固的转化过程，以及ＭｎＳ的析出，主要讨论了钢中Ｃ，Ｍｎ，Ｓ，Ｐ对凝固过程中晶间偏析、零强度温度、零塑性温度的影响。     

低碳Fe--Mn--Si--Al系TWIP钢的显微偏析行为

利用电子探针对实验室以及工厂冶炼的低碳Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的显微偏析进行系统性检测.结果表明：该TWIP钢的实验室铸锭和工厂AOD电极锭具有明显的枝晶偏析,其中AOD电极锭的偏析程度更高,Mn和Al的最大偏析量分别高达6．8%和2．4%；AOD电极锭经电渣重熔后晶界偏析显著,偏析程度并没有得到明显减轻；最后经工厂高温锻造成型后的锭坯中晶界偏析得到改善.合金成分高和结晶温度间隔宽是产生较大显微偏析的主要原因.该TWIP钢的所有试样均呈相同的偏析规律,Mn为负偏析,Al和Si呈正偏析,且Al的偏析程度最高.通过Thermo-Calc对该TWIP钢的溶质分配系数进行计算,发现Mn和Al理论预测的显微偏析规律与实验所得的规律完全相反.通过实验验证,得出Si含量是影响Mn和Al偏析规律的决定性因素.     

Macrosegregation and the underlying mechanism in Ti-6.5Al-1.0Cr-0.5Fe-6.0Mo-3.0Sn-4.0Zr alloy

A novel method for the analysis of composition distribution of titanium alloys over a large area(64 mm × 72 mm) was investigated by exploring the original position statistic distribution based on spark spectrum(OPA-SS) in Ti-6.5 Al-1.0 Cr-0.5 Fe-6.0 Mo-3.0-Sn-4.0 Zr titanium alloy. The results showed that OPA-SS could characterize the distribution of elements in different positions on the titanium alloy. The macrosegregation of Sn was the most pronounced, with a statistic segregation degree higher than 18%; the macrosegregation of Mo followed with a statistic segregation degree of 10%; the macrosegregation of Al and Fe was relatively milder,lower than 8%. The main reason for the macrosegregation state of the as-cast Ti-6.5 Al-1.0 Cr-0.5 Fe-6.0 Mo-3.0 Sn-4.0 Zr alloy can be the solute redistribution during liquid solidification and the diffusion rate of each element in the solid phase.     

高镧稀土添加剂在16Mn钢中的应用

针对高镧稀土添加剂对16Mn钢的夹杂物、力学性能的影响进行分析研究,并与富铈稀土添加剂进行对比.实验表明,高镧稀土添加剂能有效变质16Mn钢中的夹杂物,减少夹杂物的数量,改善钢的力学性能.当La/S(质量比)为2.5时,综合力学性能达到最佳值.高镧稀土添加剂能有效替代富铈稀土添加剂进行稀土钢的开发.     

一种含稀土锰钢的热处理和低温韧性研究

本文研究了加稀土5％Mn钢的热处理、组织和机械性能,探索其部分代替9Ni钢使用于-196℃的可能性,并以同样成分的无稀土钢作为对比,研究稀土在该钢中的作用。     

高扩孔钢变形奥氏体的连续冷却转变

研究了三种硅—锰系低碳钢变形奥氏体的连续冷却转变,分析了w(Si),w(Mn)对相变温度Ar3、转变组织及力学性能的影响.实验结果表明:w(Si)由0.50%增加到1.35%时,Ar3升高15~25℃,而w(Mn)由0.97%增加到1.43%时,Ar3降低30~50℃,锰对Ar3的影响效果强于硅;硅促进了高温等轴铁素体析出,抑制了贝氏体相变,而锰不仅细化了相变组织,还促进了贝氏体形成;w(Si),w(Mn)分别为0.56%和1.43%的钢在850℃变形后以30℃/s冷却,获得均匀、微细化的铁素体/贝氏体双相组织,抗拉强度可达到654 MPa.     

碳钢连铸凝固过程的微观模拟

通过一种简单的数学模型研究了连铸坯凝固过程中枝晶生长的重要微观结构参数.结合中碳钢连铸性能计算出凝固过程中枝晶生长的尖端半径、枝晶生长速率、二次枝晶臂间距等枝晶相关参数,并研究了拉速对上述微观结构参数的影响.分析了碳、硅、锰、磷和硫等重要元素的微观偏析程度随凝固进程与坯壳生长的变化规律.与前人经验模型的对比与验证表明本文模型预测结果合理.     

稀土与铝合金中常见元素的耐腐蚀机理研究

采用模拟自然环境加速腐蚀的重量分析法和电化学测定法,对应测定不同含量元素时铝合金的腐蚀速率,考察了铝合金中的常见元素Mg,Mn,Si及RE和杂质元素Fe含量对合金耐腐蚀性能的影响。结果表明:铁和硅危害合金材料的抗腐蚀性能。要保证铝合金有好的耐腐蚀性能,4.5%(质量),锰含量控制在0.55%-0.65%(质量)之间为好,稀土含量则应控制在0.3%±.通过电镜对腐蚀表面及腐蚀形貌的扫描,综合分析了元素含量与合金的耐腐蚀性之间的关系和合金腐蚀的机理。