Q355生产过程非金属夹杂物演变研究

针对Q355钢种进行生产全流程取样分析,研究钢液洁净度以及非金属夹杂物的成分、尺寸等在生产过程中的转变情况。结果表明,钙处理前,钢中夹杂物主要为Al_(2)O_(3),由于转炉出钢过程添加的合金含有少量的钙元素,夹杂物中还有少量的CaO。钙处理过程由于加钙量不足,夹杂物转变为未完全改性的液态钙铝酸盐。随着冷却过程的进行,CaS逐渐析出,夹杂物变为Al_(2)O_(3)-CaS复合夹杂物。同时,使用热力学软件FactSage计算出当前生产条件下合理的喂钙量。热力学计算结果与实际生产结果一致。

12%Cr合金凝固过程夹杂物析出的实验研究与热力学分析（英文）

铁基12%Cr合金(质量分数)常被用来制造先进电机转子。电机转子要求材料具备良好的机械性能和细小的夹杂物,大尺寸的夹杂物通常会使得其性能恶化。本研究在缓冷试验后采用淬火工艺,保留了12%Cr合金液态冷却和凝固过程中形成的夹杂物,并通过扫描电子显微镜和能谱分析对夹杂物的形貌及化学成分进行了分析。结果表明:除各种氧化物夹杂外,在试样中观察到典型的氮化钛夹杂,但冶炼过程中并未添加钛元素。夹杂物析出的热力学计算结果表明:氮化钛夹杂析出于凝固末期,来自原料中痕量的钛元素即可导致氮化钛的析出,而氧化铝夹杂在液态合金中即可生成。通过控制钛元素和氧元素的含量在合理范围,有利于抑制凝固过程的夹杂析出。同时对凝固过程三氧化二钛夹杂析出的可能性进行了研究。

Fe-C合金凝固过程中的NbN析出模拟

基于金属凝固和元胞自动机(CA)原理,提出了钢凝固过程柱状晶生长与夹杂物跨尺度的耦合模型及算法,并与Lipton-Glicksman-Kurz(LGK)解进行对比验证,还利用CA耦合模型模拟了Fe-C-Nb-N合金凝固过程中的柱状晶生长与NbN析出情况.结果表明:跨尺度CA耦合模型可以准确地模拟Fe-C-Nb-N体系柱状晶生长及夹杂物析出过程;在模拟柱状晶的生长过程中,当固相率达到0.53时,枝晶竞争生长明显并存在二次枝晶生长,当固相率达到0.71时,NbN开始析出;在NbN析出过程中,NbN呈点球状或不规则形貌,粒径为0.3~2.8μm,这与实验结果较为吻合.

高碳抗疲劳应力钢TiN夹杂物形成机理及控制研究

对高碳抗疲劳应力钢TiN夹杂物特点及其影响因素进行了分析,并结合热力学计算,对铸坯中TiN夹杂物析出行为进行分析和讨论,提出铸坯中TiN夹杂物为凝固过程中由于溶质元素选份结晶导致凝固前沿局部区域形成Ti和N元素的富集而析出形成。结合工业试验中TiN夹杂物特点和工艺控制水平,提出了相应的控制措施。

GH4700镍基合金中Al_2O_3和TiN复合析出行为分析

研究了GH4700镍基合金中TiN夹杂物的析出行为。结果表明,TiN夹杂物分为纯TiN夹杂物和Al2O3-TiN复合夹杂物两类。其中Al2O3-TiN复合夹杂物的析出是自发进行的,所以其数量多于纯TiN析出物。

元胞自动机模拟钢凝固组织演化研究进展

介绍元胞自动机(cellular automaton,CA)方法原理、特点及应用,并对改进CA模型模拟微观组织演化展开论述。在此基础上,简要概括近年来CA在Fe-C合金凝固过程中夹杂物析出中的应用,并指出在Fe-C合金夹杂物析出模拟中存在的主要问题,展望CA应用于凝固组织演化模拟的发展趋势及前景。与其他数值模拟方法相比,CA方法在微观组织演化和枝晶生长领域展现了巨大的潜力。

锆夹杂物对钢中铜元素非均质形核作用的理论分析

为了研究钢中铜元素非均质形核析出从而减轻钢中铜元素晶界偏聚的问题,选取钢中锆夹杂物作为形核质点,对试验钢中Zr O2、Zr C、Zr N析出学条件进行了热力学计算,通过点阵错配度理论和经验电子理论对钢中铜元素与锆夹杂物之间的非均质形核能力的大小进行了理论计算。结果表明,铜与Zr O2、Zr C、Zr N的点阵错配度分别为1.17%、9.53%、11.71%,经验电子理论特征参量分别为1.906、1.124 5、1.070。形核相和形核质点之间错配度越小,特征参量越大,非均质形核能力越强,经验电子理论计算结果与点阵错配度计算结果一致,Zr O2为最有效非均质形核质点,Zr C和Zr N为中等有效非均质形核质点,两种方法计算结果说明钢中锆的夹杂物可以作为铜元素的形核质点。

20CrMnTiH齿轮钢凝固和冷却过程中非金属夹杂物的转变研究

非金属夹杂物的类型、数量、尺寸对齿轮钢的疲劳性能具有重要影响。为了明确20CrMnTiH齿轮钢在凝固和冷却过程中夹杂物的转变和析出行为,通过Aspex自动扫描电镜对齿轮钢连铸过程中非金属夹杂物的类型、数量、尺寸等进行系统分析。研究发现,中间包内钢液中氧化物夹杂的主要类型为Al2O3-CaO-MgO和Al2O3-CaO-CaS型,铸坯中氧化物夹杂的主要类型转变为Al2O3-MgO和Al2O3-CaS型。齿轮钢钢液在凝固和冷却过程氧化物夹杂中CaO向CaS转变,夹杂物的数密度降低,平均尺寸略有增加。通过热力学软件FactSage 7.1计算了中间包内钢液在凝固和冷却过程中夹杂物的形成和转变,对齿轮钢在凝固和冷却过程夹杂物的转变提供了理论依据。

高锰高铝钢纯净度控制关键技术研究进展

汽车轻量化对低密度高锰高铝钢的需求日趋迫切,然而高锰高铝钢的大规模化生产仍受制于纯净度控制技术与连续浇注工艺。首先基于高锰高铝钢的成分特点,阐述了高锰高铝钢的微观组织特征,然后通过热力学模拟了高锰高铝钢中夹杂物的形成与演变规律,分析了不同Al和Mn含量对夹杂物的类型和含量的影响规律,最后总结了近年来国内外学者关于高锰高铝钢中夹杂物形成理论和实验研究,钢中高铝含量显著影响Al_(2)O_(3)、AlN及AlON的竞相析出以及影响MnS等夹杂的析出行为,进而从精炼渣、耐火材料和保护渣角度分析了高锰高铝钢冶炼特点并指出了其纯净度控制的关键方向。