H13钢电渣锭、锻造及淬回火过程中碳化物析出行为

研究了H13钢在电渣锭退火、锻后退火和淬回火三种状态下的析出物特征.利用碳膜萃取复型,通过透射电镜、电子衍射和能谱分析发现方形、圆形及尺寸在200 nm以下的不规则碳化析出物,并确定它们分别为V8C7、Cr23C6和Cr3C2(Cr2VC2).研究了这些析出物的演变规律,并对其在液相区、固--液两相区和固相区的析出规律进行了热力学计算.根据热力学计算及电子衍射标定结果发现,Cr23C6和V8C7在液相区及固--液两相区均不能析出,当冷却到固相区时它们才开始析出.     

抽锭电渣重熔大截面高速钢过程的碳化物偏析控制

采用抽锭式双极串联电渣重熔工艺并对抽出结晶器的钢锭进行二次气雾冷却的方法实现高速钢的快速凝固,以期实现对大截面高速钢碳化物偏析的控制;通过钨粉检测熔池结构、评估高速钢碳化物质量等手段研究该工艺对碳化物偏析的改善效果;通过数值模拟分析二次气雾冷却对电渣重熔过程温度场的影响。研究结果表明：双极串联式抽锭电渣二次气雾冷却方法可以明显降低电渣重熔过程的熔池深度,减小金属熔池的结晶角;有效地减小高速钢碳化物的不均匀度和碳化物颗粒度,在相同锻压工艺条件下的碳化物合格率明显提高。     

CrNiMoV钢电渣重熔过程中镁的控制

研究了电渣重熔过程中ＣｒＮｉＭｏＶ钢中镁含量的控制技术，结果表明：最佳的渣系为６２％ＣａｓＦ２－１０％Ａｌ２Ｏ－１２％ＣａＯ－１６％ＭｇＯ；脱氧剂加入量为１ｋｇ钢加入１．５ｇＣａＳｉ；采用较高镁含 电极和较主同的重熔电流有助于获得设计镁含量的重熔锭。     

电渣重熔凝固过程的动态控制

本文建立了电渣重熔凝固过程的动态数学模型,根据该模型对重熔过程中的液态金属熔池深度进行恒值控制,计算出了控制过程中钢锭的局部凝固时间、枝晶前方的温度梯度与枝晶生长速度之比这两个凝固参数。探讨了从凝固参数内在变化的要求出发确定工艺曲线的方法。     

电渣重熔过程渣池流场的数学模拟

建立了电渣重熔体系下三维准稳态的数学模型,利用ANSYS商业软件对电渣重熔体系渣池流场进行了模拟计算,考虑了电磁力和由结晶器壁冷却引起的浮力共同作用的因素.计算结果表明,当电磁力占据主导地位时产生逆时针环流;当浮力占据主导地位时产生顺时针环流.对于本工况下,渣池的计算流速范围为0～0.12m/s,最大值位于渣池内体系对称轴中部,计算的流场速度分布特征结果与物理模拟结果相符.并以此为基础,对一些假想工况下的情况作了模拟,考察了重熔电流、填充比和电极端部形状对重熔体系内渣池流场的影响.     

电渣重熔钢钢水离心浇铸用熔渣

有衬电渣炉炼制的钢水进行离心浇注的过程中，选定ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＣａＦ２－Ｎａ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ渣系，按给定渣系成分的熔渣进行带渣离心浇注试验，试验结果表明：新渣系未对浇注钢水产生任何污染，形成的渣皮非常均匀，厚度仅在１～２ｍｍ之间，有效地防止了表面裂纹和气孔的产生。     

电渣重熔电极熔化过程模型

在假设电极为半无限轴的基础上,建立电极微元体热平衡方程式,求出电板表面热损,以及渣通过电极的热损。在此基础上,建立电极熔化端部热平衡式,求得电极熔化速度与电极截面面积,电极端面综合导热系数h_l,高温锥体渣温T_s的关系,最后找出提高电极熔化速度,降低电耗、提高生产率的途径。     

炉渣物理性质对电渣重熔过程电耗的影响

以高氟化钙渣 ANF-6 和无氟化钙渣 A_1 为例,研究了它们比电导、导热系数、粘度对电渣重熔过程电耗的影响。研究表明:在1500～1900℃时 ANF-6 渣比电导比 A_1 渣高3～10倍;A_1 渣的电效率比 ANF-6 渣提高 10.2％;A_1 渣的总热阻值比 ANF-6 渣大1倍,可减少热损失,提高热效率;在 1600℃下 ANF-6 渣粘度值比 A_1 渣小 10倍左右,渣粘度大传热慢,可提高热效率。可见,低比电导、低导热系数、高粘度渣有利于提高电效率,降低电耗。     

电渣重熔过程钢中氧含量预测及控制

为降低电渣钢锭中的总w_○O,建立了预测界面传质速率的同步反应热-动力学模型,对电渣重熔过程的氧传递行为与电磁-流动-传热-传质进行耦合分析,并提出钢液中w_○O的控制方法.结果表明,随重熔过程的进行,熔渣中w_○FeO和钢液中w_○O均升高,呈现重熔前期“脱氧”、后期“增氧”的现象,渣池-电极端部和渣池-金属熔滴界面是w_○O升高的主要位置.当电流为1200~1800A时,熔炼相同长度电极时的钢液中w_○O从82.4×10^-6降低到70.6×10^-6;采用惰性气体保护,使钢液中w_○O从78.7×10^-6降低到15.3×10^-6;使用70% CaF₂+30% Al₂O₃渣系控制钢液中w_○O的效果最佳,低w_○Al2O3的渣系有利于降低钢液中w_○O.     

A coupled model of TiN inclusion growth in GCr15SiMn during solidification in the electroslag remelting process

TiN inclusions observed in an ingot produced by electroslag remelting (ESR) are extremely harmful to GCr15SiMn steel. There-fore, accurate predictions of the growth size of these inclusions during steel solidification are significant for clean ESR ingot production. On the basis of our previous work, a coupled model of solute microsegregation and TiN inclusion growth during solidification has been estab-lished. The results demonstrate that compared to a non-coupled model, the coupled model predictions of the size of TiN inclusions are in good agreement with experimental results using scanning electron microscopy with energy disperse spectroscopy (SEM-EDS). Because of high cooling rate, the sizes of TiN inclusions in the edge area of the ingots are relatively small compared to the sizes in the center area. Dur-ing the ESR process, controlling the content of Ti in the steel is a feasible and effective method of decreasing the sizes of TiN inclusions.     

电渣重熔对42 CrMo 钢中夹杂物的影响及 CCT 曲线研究

采用BX51M型金相显微镜和和Image Pro-Plus软件研究电渣重熔后优化成分的42CrMo钢中非金属夹杂物情况,并在Gleeble3000热模拟机上测定其连续冷却相转变( CCT)曲线.研究结果表明：电渣重熔后明显减少钢中夹杂物的数目,改善钢中夹杂物的尺寸,夹杂物去除率达到71.90%;同时根据热膨胀曲线和金相组织绘制出42CrMo钢的CCT曲线,冷却速度较低时组织为铁素体、珠光体和贝氏体,冷却速度较大时组织为马氏体和少量贝氏体.     

Effect of TiO2 on the viscosity and structure of low-fluoride slag used for electroslag remelting of Ti-containing steels

The viscosity of CaF2–CaO–Al2O3–MgO–(TiO2) slag was measured using a rotating crucible viscometer. Raman spectroscopy analysis was performed to correlate the viscosity to slag structure. The viscosity of the slag was found to decrease with increasing TiO2 con-tent in the slag from 0 to 9.73wt%. The activation energy decreased from 95.16 kJ/mol to 79.40 kJ/mol with increasing TiO2 content in the slag. The introduction of TiO2 into the slag played a destructive role in Al–O–Al structural units and Q4 units by forming simpler structural units of Q2 and426TiO- chain. The amount of Al–O–Al significantly decreased with increasing TiO2 content. The relative fraction of4Q units in the [AlO4]5?-tetrahedral units shows a decreasing trend, whereas the relative fraction of2Q units and426TiO- chain increases with increasing TiO2 content accordingly. Consequently, the polymerization degree of the slag decreases with increasing TiO2 content. The varia-tion in slag structure is consistent with the change in measured viscosity.     

高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV钢铸态组织及碳化物

利用Thermo-Calc软件对8Cr13MoV马氏体不锈钢的凝固过程进行计算,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪对铸态组织和碳化物形貌以及类型进行观察与分析,利用Gleeble热模拟试验机测定材料的静态连续冷却转变曲线.结果表明,8Cr13MoV在平衡凝固条件下组织为铁素体和M23 C6型碳化物,而在实际的凝固条件下,组织为铁素体、马氏体、残余奥氏体、M7 C3型和M23 C6型碳化物,由于偏析导致最终组织中碳化物以M7 C3型为主,少量M23 C6以薄片或树枝状分布在晶界上.由于较高的C和Cr含量,以0.1℃·s-1的冷却速率冷却时,奥氏体也会发生马氏体转变.     

喷射成形M3型高速钢碳化物组织特征与加热过程演化

采用常规铸造和喷射成形工艺分别制备了M3型高速钢铸坯和沉积坯.利用扫描电子显微镜、X射线能谱和X射线衍射等分析方法对冷却速度对合金的显微组织的影响,加热温度对M3高速钢中M2C共晶碳化物分解行为的影响,以及热加工变形后铸态和沉积态组织的变化进行了研究.结果表明:铸态合金含有粗大的一次枝晶和M2C共晶碳化物,而喷射成形沉积坯主要为等轴晶且碳化物细小均匀;冷却速度的提高极大地抑制了碳化物的析出和晶粒长大;加热温度的提高有利于M2C共晶碳化物分解,过高的温度使得分解后的M6C长大,不利于合金性能的提高;沉积坯经恰当的预热处理和热变形可以获得理想的变形组织.     

喷射沉积H13钢的组织和硬度

用传统铸造和喷射成形工艺制备了H13钢,然后再进行锻造加工,利用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)等分析方法及硬度测试对不同工艺制备的H13钢的显微组织和硬度进行分析.研究结果表明,喷射成形及其锻造加工的H13钢的组织及硬度明显的优于传统工艺制备的H13钢.     

加热温度对TRIP钢连续冷却转变曲线及室温组织的影响

采用膨胀法在DIL805热膨胀仪上测定了不同加热温度下实验钢的连续冷却转变(CCT)曲线,通过光学显微镜和扫描电镜分析不同加热温度对CCT曲线和冷却试样显微组织的影响.结果表明:当加热温度由完全奥氏体化温度降低到两相区内较高温度时,CCT曲线中铁素体转变区左移;当加热温度处在两相区范围内时,随着加热温度的降低,铁素体转变被推迟,使得CCT曲线右移;新生铁素体外延生长方式和奥氏体中碳富集程度的差异是导致上述变迁的主要因素.     

镁对冷作模具钢碳化物及热塑性的影响

冷作模具钢Cr12Mo1V1因C含量和Cr含量高,铸态下在晶界析出大量网状共晶碳化物,锻造后仍会存在大量大块长条状碳化物,且呈带状分布,使钢的热塑性降低,易产生裂纹,限制了其应用。本文研究添加Mg对Cr12Mo1V1钢碳化物及热塑性的影响。随着钢中Mg含量增加,铸态下网状共晶碳化物被打断且被细化,使其在后期的锻造中更容易被打散。同时,锻态下碳化物的平均尺寸随着Mg含量增加而减小,呈均匀弥散分布。碳化物尺寸和分布状态的改善提高了钢的热塑性。     

Al对热挤压模具钢 SDAH13连续冷却转变规律的影响

采用热膨胀仪测定Al质量分数分别为0.77%和1.43%以及无Al的热挤压模具钢SDAH13的连续冷却转变曲线,并结合光学显微镜、扫描电镜及显微硬度仪分析Al元素对SDAH13钢相变点、连续转变规律、组织以及硬度的影响.结果表明：Al元素显著提高SDAH13钢的Ac1、Ac3和Ms点,降低淬火残留奥氏体含量,同时扩大铁素体及奥氏体两相区.在1060℃奥氏体化温度下,Al元素对SDAH13钢贝氏体相变的临界冷速(0.30℃·s-1)无明显影响,但使贝氏体相区变宽,Al质量分数分别为0.77%和1.43%的SDAH13钢的珠光体相变的临界冷速(0.05℃·s-1和0.3℃·s-1)均高于无Al的SDAH13钢的临界冷速(0.02℃·s-1),且Al质量分数为1.43%的SDAH13钢在0.02~0.08℃·s-1冷速下出现先共析铁素体组织. Al的加入还使SDAH13钢淬火硬度有所降低.     

Effect of slag on oxide inclusions in carburized bearing steel during industrial electroslag remelting

Industrial experiments with three types of slags were performed to investigate the effect of slag on oxide inclusions during electroslag remelting(ESR) process. G20CrNi2Mo bearing steel was used as the consumable electrode and remelted using a 2400-kg industrial furnace. The results showed that most inclusions in the electrode were low-melting-point CaO-MgO-Al_2O_3. After ESR, all the inclusions in ingots were located outside the liquid region. When the slag consisted of 65.70 wt% CaF_2, 28.58 wt% Al_2O_3, and 4.42 wt% CaO was used, pure Al_2O_3 were the dominant inclusions in ingot, some of which presented a clear trend of agglomeration. When the ingot was remelted by a multi-component slag with 16.83 wt% CaO, a certain amount of sphere CaAl_4O_7 inclusions larger than 5 μm were generated in ingot. The slag with 8.18 wt% CaO exhibited greater capacity to control the inclusion characteristics. Thermodynamic calculations indicated that the total Ca and Mg in ingots were attributed from the relics in electrode and strongly influenced by the slag composition. The formation of ingot inclusions was calculated by FactSage~(TM) 7.0, and the results were basically in accordance with the observed inclusions, indicating that a quasi-thermodynamic equilibrium could be obtained in the metal pool.