Nb强化铸铁机理的基础研究

介绍了Nb在铸铁中的应用现状,对富铌相在铸铁中的存在形式和形成条件进行了热力学分析。通过NbC和铸铁组织中的γ-Fe和石墨的晶格点阵的二维错配度计算,证实了NbC可以成为石墨异质晶核的衬底。提出了进一步研究Nb元素对铸铁作用机理的方向。     

Nb在灰铸铁中的存在形态

用附带能谱的扫描电镜研究了Nb在灰铸铁中的存在形态,结果显示：少量Nb以原子形式固溶于基体,绝大多数Nb形成富Nb相镶嵌在基体上面;富Nb相形态丰富,有块状（包括方块状和三角形）、不规则形状（包括X型、Y型）以及条棒状;在富Nb相形成过程中,TiN可能作为异质核心,因而对富Nb相的形成起了促进作用。     

钢液环境对Ti- O团簇形貌影响的分子动力学模拟

钢中细小、弥散分布的钛氧化物可以诱导晶内铁素体的形成,提高钢的力学性能。通过分子动力学方法模拟研究了Ti-O团簇长大演化成为钛氧化物的过程,并探究了钢液环境与空位对Ti-O团簇形貌的影响。结果发现：在真空中以球状结构稳定存在的Ti-O团簇在钢液中呈蠕虫状或树枝状。通过比较低能Fe原子在Ti-O团簇周围和钢液中的分布,发现在团簇内O原子周围0.25～0.30 nm范围内Fe原子出现聚集,说明钢液中Fe原子对Ti-O团簇中的O原子产生作用,使Ti-O团簇形貌发生变化。空位易在距离Ti-O团簇表面0.45 nm范围内聚集,空位扩散加速了Ti-O团簇的碰撞长大。     

不同冷却速率下低压转子钢30Cr2Ni4MoV的凝固组织

研究了30Cr2Ni4MoV钢在不同冷却速率下的凝固组织,测量统计了其二次枝晶臂间距,并回归拟合得到二次枝晶间距与冷却速率的关系λ2=334.9V-0.34。据此,可以根据二次枝晶臂间距推算大型铸锭中不同部位的冷却速率,有利于认识和控制大型铸件的凝固过程。     

铸型冷却强度对脉冲电流细化纯铝凝固组织的影响

通过改变脉冲电流参数和铸锭的冷却速度,研究了脉冲电流细化纯铝的规律.试验结果表明:在较快的冷却速度下脉冲电流峰值对组织细化程度的影响明显强于脉冲频率的作用.当频率超过200Hz后电流的热效应导致细化效果反而变差,同时电流的作用存在一个极限值,当电流峰值达到125A之后细化效果明显增强,但是继续提高参数,细化效果并没有随之提高.在较慢的冷却速率下,由于增加了脉冲电流的有效作用时间以及晶核迁移的时间,易于获得等轴晶组织.     

PMO对高速钢枝晶组织及碳化物的影响

脉冲磁致振荡(Pulse Magneto-oscillation,简称PMO)是上海大学先进凝固技术中心原创的凝固均质化技术,该技术成功已应用于多家冶金企业数十种特殊钢生产,在改善铸坯质量方面取得了理想效果。高速工具钢(简称高速钢)作为一种高合金钢,其铸态组织中树枝晶组织及共晶碳化物发达,宏观偏析严重,不仅影响了其质量和性能,同时制约了该类钢种采用连铸工艺生产。为了探究PMO改善高速钢凝固组织的可行性,采用双电源真空感应熔炼装置,研究PMO对其枝晶组织、共晶碳化物的影响。研究结果表明,在PMO作用下,高速钢铸态组织中粗大的柱状晶组织转变为全等轴晶组织,并且共晶碳化物网交汇区及共晶碳化物颗粒平均尺寸大幅度减小,碳化物分布均匀性得到显著改善。PMO对4个钢种的共晶碳化物网交汇处尺寸有明显细化作用,以M2高速钢共晶碳化物网交汇处尺寸细化程度为例,1/8D、1/4D和1/2D(D为铸坯径向直径)处的碳化物交汇处的平均尺寸较未施加PMO处理的铸锭依次减小48.5%、47.1%和43.4%;同时,PMO可以进一步细化共晶碳化物颗粒尺寸,以M2Al高速钢为例,1/8D、1/4D和1/2D处的共晶碳化...     

过热度对60Si2MnA弹簧钢连铸坯凝固组织的影响

通过铸坯凝固组织生长单元的物理模拟方法,研究不同过热度对60Si2MnA弹簧钢铸坯凝固组织及宏观偏析规律的影响。结果表明:试验模拟的铸坯组织的等轴晶比例和晶粒尺寸与数值模拟和实际生产铸坯的组织相近,表明试验模拟可以很好地反映实际铸坯组织。随着浇注温度升高,柱状晶区长度增加,相应的等轴晶区长度降低。同时,凝固过程中有比较严重的碳宏观偏析,初始凝固区表现为负偏析,凝固末端表现为正偏析。过热度越高,凝固末端的正偏析越严重。     

凝固速度对奥氏体不锈钢定向凝固组织及其固液界面稳定性的影响

本文研究了凝固速率对1Cr18Ni9Ti不锈钢定向凝固组织及其固液界面稳定性转变规律的影响.结果表明,在某特一定的温度梯度下,随着凝固速度的增加,定向凝固的固液界面由平面转变为胞状晶,再转变为树枝晶.研究发现,随着凝固速率的增大,定向凝固组织枝晶形貌逐渐细化,枝晶间距减小.     

稀土变质铸铁石墨形态的转变

采用定向凝固实验方法考察了低凝固速度（下限为０．５ｍｍ／ｈ）下稀土变质铸铁石墨形态的转变。结果表明,随着稀土含量的增加,石墨形态呈现由Ａ型片状→Ａ′型片状→珊瑚状→蠕虫状→球状→开花状的一系列转变;石墨形态由片状到非片状的转变是由于生长方式改变所致,而这种改变取决于稀土含量,与凝固速度（或冷却速度）无关;石墨单体可以发生片状与非片状之间的连续转变,但在试样宏观的片状石墨区域与非片状石墨区域之间却存在着明显的分界线,说明石墨生长方式在试样宏观区域间发生了突变。     

灰铸铁中的氮

实验研究表明,适量的氮可以改善灰铸铁的石墨形态和基体组织,从而使其性能有所提高。本文综述了国内外这方面的实验研究成果。