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高Cr铸铁中M_(7)C_(3)碳化物与奥氏体共生长的元胞自动机模拟
1
作者
张山
张红伟
+3 位作者
苗淼
冯苗苗
雷洪
王强
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第21期319-335,共17页
高铬铸铁中M_(7)C_(3)碳化物大小适中、弥散均匀分布,有利于提高合金的耐磨性.为分析凝固过程中M_(7)C_(3)碳化物晶粒在基体中的形貌及分布、M_(7)C_(3)碳化物与奥氏体晶粒生长的相互作用、引起的溶质偏聚对最终M_(7)C_(3)碳化物粒径分...
高铬铸铁中M_(7)C_(3)碳化物大小适中、弥散均匀分布,有利于提高合金的耐磨性.为分析凝固过程中M_(7)C_(3)碳化物晶粒在基体中的形貌及分布、M_(7)C_(3)碳化物与奥氏体晶粒生长的相互作用、引起的溶质偏聚对最终M_(7)C_(3)碳化物粒径分布的影响,本文开发了Fe-C-Cr三元合金小面晶M_(7)C_(3)碳化物与奥氏体晶粒共生长的二维微观元胞自动机模型,模型中加入潜热释放对凝固过程温度场的影响,由C,Cr两溶质界面扩散共同确定晶体生长速度,由凝固路径数据表插值获取液相元胞的溶质平衡浓度,设定M_(7)C_(3)碳化物邻胞结构并优化形状因子来保持M_(7)C_(3)碳化物小面晶形貌,模拟了Fe-4%C-17%Cr三元合金(C和Cr的质量分数分别为4%和17%)初生M_(7)C_(3)碳化物和共晶奥氏体晶粒的生长演变过程.研究表明,M_(7)C_(3)碳化物和奥氏体晶粒各自的生长速度随着界面液相中C,Cr溶质的超饱和度和贝克列数的增大而增大;随着奥氏体的析出和晶粒生长,M_(7)C_(3)碳化物晶粒的生长速度明显增快;当奥氏体晶粒逐渐接触并包围M_(7)C_(3)碳化物晶粒时,两相晶粒生长速度逐渐降低.凝固过程中,奥氏体晶粒生长向外排出C,Cr溶质,与吸收C,Cr溶质生长的M_(7)C_(3)碳化物晶粒互补,致使二者生长互相促进,最终奥氏体晶粒包围M_(7)C_(3)碳化物晶粒生长.预测的冷却曲线与实验冷却曲线变化趋势相符;最终凝固组织形貌和M_(7)C_(3)碳化物体积分数与实验相符;剩余液相、奥氏体中C,Cr溶质浓度演变也与Gulliver-Scheil,Partial Equilibrium,Lever Rule模型预测结果相符.
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关键词
Fe-C-Cr三元合金
M_(7)C_(3)小面晶
二相共生长
元胞自动机
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职称材料
题名
高Cr铸铁中M_(7)C_(3)碳化物与奥氏体共生长的元胞自动机模拟
1
作者
张山
张红伟
苗淼
冯苗苗
雷洪
王强
机构
东北大学
东北大学冶金学院
出处
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第21期319-335,共17页
基金
国家自然科学基金(批准号:51574074,51425401)
国家自然科学基金钢铁联合研究基金(批准号:U1460108,U1560207)
辽宁省教育厅基金(批准号:L20150183)资助的课题。
文摘
高铬铸铁中M_(7)C_(3)碳化物大小适中、弥散均匀分布,有利于提高合金的耐磨性.为分析凝固过程中M_(7)C_(3)碳化物晶粒在基体中的形貌及分布、M_(7)C_(3)碳化物与奥氏体晶粒生长的相互作用、引起的溶质偏聚对最终M_(7)C_(3)碳化物粒径分布的影响,本文开发了Fe-C-Cr三元合金小面晶M_(7)C_(3)碳化物与奥氏体晶粒共生长的二维微观元胞自动机模型,模型中加入潜热释放对凝固过程温度场的影响,由C,Cr两溶质界面扩散共同确定晶体生长速度,由凝固路径数据表插值获取液相元胞的溶质平衡浓度,设定M_(7)C_(3)碳化物邻胞结构并优化形状因子来保持M_(7)C_(3)碳化物小面晶形貌,模拟了Fe-4%C-17%Cr三元合金(C和Cr的质量分数分别为4%和17%)初生M_(7)C_(3)碳化物和共晶奥氏体晶粒的生长演变过程.研究表明,M_(7)C_(3)碳化物和奥氏体晶粒各自的生长速度随着界面液相中C,Cr溶质的超饱和度和贝克列数的增大而增大;随着奥氏体的析出和晶粒生长,M_(7)C_(3)碳化物晶粒的生长速度明显增快;当奥氏体晶粒逐渐接触并包围M_(7)C_(3)碳化物晶粒时,两相晶粒生长速度逐渐降低.凝固过程中,奥氏体晶粒生长向外排出C,Cr溶质,与吸收C,Cr溶质生长的M_(7)C_(3)碳化物晶粒互补,致使二者生长互相促进,最终奥氏体晶粒包围M_(7)C_(3)碳化物晶粒生长.预测的冷却曲线与实验冷却曲线变化趋势相符;最终凝固组织形貌和M_(7)C_(3)碳化物体积分数与实验相符;剩余液相、奥氏体中C,Cr溶质浓度演变也与Gulliver-Scheil,Partial Equilibrium,Lever Rule模型预测结果相符.
关键词
Fe-C-Cr三元合金
M_(7)C_(3)小面晶
二相共生长
元胞自动机
Keywords
Fe-C-Cr ternary alloy
faceted M_(7)C_(3)
cooperative growth
cellular automaton
分类号
TG143 [金属学及工艺—金属材料]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高Cr铸铁中M_(7)C_(3)碳化物与奥氏体共生长的元胞自动机模拟
张山
张红伟
苗淼
冯苗苗
雷洪
王强
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
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