基于OAFE法优化易切削钢9SMn28锰、硅、硫含量

应用CAFE法，模拟了不同锰、硅、硫含量对易切削钢9SMn28凝固组织的影响．并通过热力学计算分析了原因，优化了钢中的锰、硅、硫含量．得出结论如下：Mn含量在0．9％～1．3鬈时，随Mn的增加．枉状晶减小；当Mn含量从0．9％到1．2％时，晶粒逐渐细化。Si含量在0．02％～0．10％时，随Si的增加，柱状晶略有减小；当Si含量从0．02％到0．08％时，晶粒逐渐细化。S含量在0．24％～0．36％时，随S的增加．拄状晶减小、晶粒逐渐细化。因此，从凝固组织方面考虑，易切削钢9SMn28的Mn、Si、S含量应分别为1．2%、0．08％、0．36％。同时，对优化了的锰、硅、硫含量进行模拟，有效的改善了9SMn28的凝固组织。     

碳与磷含量对易切削钢9SMn28微观组织的影响

应用元胞自动机-有限元模型(CAFE),模拟了不同碳、磷含量对易切削钢9SMn28凝固组织的影响,并通过热力学计算分析结果,优化了钢中的碳、磷含量。模拟结果表明,C含量在0.09 wt%~0.16 wt%时,随C的增加,柱状晶随之而减小;C含量从0.09 wt%增加到0.15 wt%时,晶粒逐渐细化。P含量在0.02 wt%~0.10 wt%时,随P的增加,晶粒逐渐细化。同时,对C、P模拟结果进行了实验验证,实验与模拟结果吻合较好。因此,易切削钢9SMn28的C与P含量应该分别取0.15 wt%及0.10wt%,可以有效地改善9SMn28的凝固组织。     

模拟过热度对易切削钢9SMn28硫偏析的影响

应用有限体积法,耦合溶质场、流场、温度场,模拟了易切削钢9SMn28中硫的分布,研究了过热度对该合金硫偏析的影响.结果显示,S浓度变化随凝固的进行而变化,最大偏析度为2.42,与实际铸件S的分布趋势一致;当易切削钢9SMn28浇注温度在1 808～1 813 K时,最大偏析度略小,偏析略有改善.     

基于CAFE法优化易切削钢9SMn28锰硫比

应用CAFE法,模拟了易切削钢9SMn28三维微观凝固组织及其结晶过程.模拟结果与实验结果吻合较好,模拟结晶过程与实际结晶过程相符.模拟优化了易切削钢9SMn28最佳的锰硫比,确定的最佳值为4.44,即锰为1.2wt%、硫为0.27wt%,并通过热力学计算分析了原因.     

易切削钢9SMn28硫偏析的模拟

应用有限体积元法,模拟了易切削钢9SMn28凝固过程中温度场、流场及S元素的偏析。结果表明,铸件凝固具有顺序凝固特性;凝固过程中形成自然对流,随着凝固的进行,钢液熔融粘度增加,以致流动不能形成;S浓度变化是随凝固的进行而变化的,模拟的S偏析结果与实验结果吻合较好。     

双辊薄带铸轧凝固组织数值模拟

基于ProCast的元胞自动机(Cellular Automaton)-有限元(Finite Element)模型,以Si含量为6.5%的高硅电工钢为研究对象,建立了双辊薄带铸轧凝固组织演变模型,探讨了过热度、铸轧速度、铸辊表面与钢液间的传热系数等因素对薄板凝固组织的影响。结果表明,浇注温度越高,晶粒尺寸越大,柱状晶比例也越大。钢液浇注过热度过高,会使凝固区变小,有漏钢的危险。钢液浇注温度过低,凝固区域变厚,容易导致铸轧事故。随着铸轧速度提高,晶粒尺寸减小,柱状晶比例也减小。铸轧速度过低或过高,均容易导致铸轧事故。晶粒尺寸随着传热系数的增大而增大,柱状晶比例也随着传热系数的增大而增大。     

高硫易切削钢的硫负偏析现象及其机制

钢中硫是正偏析元素,在铸坯凝固过程中,从柱状晶析出的硫元素排到尚未凝固的中心部位会形成连铸坯的中心偏析。通过对某厂生产的X1215易切削钢连铸坯进行碳、硫元素含量检测,发现连铸坯中心处硫元素出现了负偏析现象。基于Scheil方程和[Mn]-[S]反应平衡方程,建立钢液在凝固过程中硫化锰夹杂物析出的计算模型,并以此模型计算X1215钢凝固过程中硫化锰的析出时期。计算发现,X1215钢中硫化锰在凝固分率为0.45~0.50时开始析出,到达凝固末期时析出完成,进而导致铸坯中心处的硫元素产生负偏析。     

易切削钢9SMn28定向凝固过程中夹杂物的研究

应用B ridgm an区域熔炼定向凝固设备制备出不同抽拉速度下的定向凝固易切削钢9SMn28。利用光学显微镜、扫描电镜及电子探针显微分析仪对所得试样中的夹杂物及树枝晶进行了观察,并通过凝固理论对其进行了计算和分析。研究发现,9SMn28钢中的夹杂物主要以MnS的形式存在,普遍聚集在树枝晶间隙之中,其形态以球形为主,在二次枝晶臂周围也存在少量纺锤状和条状的夹杂物,其尺寸随抽拉速度的增大而减小。二次枝晶臂间距的计算结果与测量结果比较吻合,同样随抽拉速度的增大而减小。     

合金元素对34Mn2V钢凝固组织的影响

为改善34Mn2V钢大圆坯断面凝固组织结构,采用CAFE′法对断面凝固组织进行了模拟计算,研究了钢液中主要合金元素含量对凝固组织的影响规律。模拟结果表明:在钢种成分允许范围内,适当提高Si含量有助于增加晶粒数目和中心等轴晶率、减小晶粒平均半径,当Si含量超过一定限度后,三者将保持平稳不再大幅变化;Mn含量的提高也可增加形核数目和中心等轴晶率,但增幅相对较小;V含量的调整几乎不能引起凝固组织结构的变化。对34Mn2V钢主要合金元素含量进行优化调整后,模拟结果显示,铸坯凝固组织中的晶粒数目较优化前增加了27.71%,晶粒平均半径减小了18.75%,中心等轴晶率增加了43.24%,凝固组织结构较为理想。     

锰硫比对高碳当量灰铸铁组织和力学性能的影响

通过调整高碳当量灰铸铁中锰和硫含量,研究了锰硫比对其组织和力学性能的影响。结果表明,在本试验研究范围内,不同Mn/S高碳当量灰铸铁的微观组织均由A型石墨、珠光体和少量碳化物组成。随Mn含量的增加,石墨细化,珠光体片间距减小。Mn/S=14.7时,比例适中,A型石墨整体大小均匀。随着Mn/S增加,细小石墨增多,布氏硬度增大,抗拉强度先减小后增大。