Fe-RE系高纯净钢的γ-α多型性转变

采用QUANTA-400型扫描电子显微镜与JEM JEOL-2010透射电子显微镜进行金相组织观察,研究了固溶La对Fe-RE系高纯钢过冷奥氏体组织形貌转变过程的影响规律。结果表明,采用极快速冷却淬火时,高纯净钢将发生较为平衡的γ-α多型性转变,该转变按块状相变方式进行;La添加后,对γ→α多型性转变与块状相变具有明显地促进作用。块状相变在晶界处形核,然后迅速长到母相,其显微组织呈现条片状或针状形貌。TEM组织观察表明,块状相变组织的晶界呈不规则形态,且具有层状的特征。

空气射流冷却条件下BNbRE钢轨温度场分布

采用Fluent软件,基于标准k-ε湍流模型对BNbRE钢轨在空气射流冷却过程的流场和温度场进行了有限元模拟,讨论了不同冷却风速(100、200 m/s)下钢轨二维模型的温度场及传热特性变化规律。结果表明:随着风速提高,钢轨表面传热系数增大,换热效果增强;对于风速为100 m/s的情况,当冷却时间达到80 s时,上部射流与壁面冲击后产生的贴壁气流分散到两侧,会影响下部射流方向;当风速为200 m/s,冷却时间为40 s时,贴壁气流已明显影响了两侧下部射流;将风速从100 m/s提高到200 m/s后,钢轨的冷却速率明显加快,表面终冷温度从543℃降至358℃,平均冷却速率也由2.55℃/s增加至4.42℃/s,这对于满足钢轨淬火冷却工艺的要求,从而控制最终组织具有重要理论指导意义。

La在Fe基合金铁素体区的晶界扩散行为研究

以Fe-La合金为研究对象,研究了La元素在纯铁中的铁素体晶界的扩散行为。借助Gleeble-1500D热模拟实验机完成了Fe-La系合金的扩散连接,采用QUANTA400环境扫描电子显微镜及能谱仪,观察并分析了稀土镧元素在纯铁晶界上的扩散情况。在此基础上,根据扩散浓度,利用相关扩散系数公式计算了镧在纯铁中沿晶界扩散的扩散系数,再通过不同温度下的扩散系数拟合出扩散常数。结果表明,稀土元素在纯铁中扩散时,扩散沿着晶界进行,扩散深度随着加热温度等因素的变化而不同,稀土镧在纯铁铁素体晶界中780℃、810℃、840℃、880℃时的扩散系数分别为6.32×10^-15m2/s、1.06×10^-14m2/s、1.45×10^-14m2/s和2.13×10^-14m2/s,并得出在780℃到880℃之间镧原子在α-Fe中的晶界扩散激活能为68.277kJ/mol,扩散系数的表达式为D=2.49×10^-10(-68277/RT)m2/s。

稀土La在Fe基合金γ相晶界的扩散行为

以Fe-La合金为扩散偶,对稀土镧在纯铁奥氏体晶界的扩散行为进行研究。采用Gleeble-1500D热模拟机完成γ-Fe区系列扩散焊接试验,借助扫描电镜观察显微组织,并利用能谱仪进行成分测定及分析。在此基础上,根据相应的扩散公式计算稀土La在γ-Fe区的扩散系数与扩散激活能。结果表明,晶界是La在铁基体中的主要扩散路径。温度越高,稀土La在晶界处越容易扩散。1000、1050、1100和1200℃时La在纯铁奥氏体晶界的扩散系数分别为2.806×10^（-14）、3.297×10^（-14）、1.469×10^（-13）和2.452×10^（-13）m^2/s。La在γ-Fe晶界的扩散系数公式为D=4.3×10^（-8）exp（-119 000/RT）。