电磁搅拌下Cr钢柱状晶向等轴晶转变准则(一)

在枝晶破碎理论基础上,分析了电磁搅拌强度及合金元素铬含量对钢凝固组织的影响。对柱状晶向等轴晶转变(CET)的准则进行讨论。得到线性电磁搅拌下的铬钢铸坯表面到中心的距离与晶粒大小、二次枝晶、冷却速度的关系。得到等轴晶比率和铬含量关系,发现本实验范围高Cr含量对等轴晶比率影响明显。     

电磁搅拌下低合金钢柱状晶向等轴晶转变准则(一)

在枝晶破碎理论基础上,讨论了电磁搅拌强度及合金元素碳、锰含量对钢的凝固组织的影响,以及柱状晶向等轴晶转变(CET)的准则。得到线性电磁搅拌下的锰低合金钢铸坯表面到中心的距离与晶粒大小、二次枝晶间距、冷却速度的关系,得到等轴晶比率和碳含量关系。研究发现,本实验范围的Mn含量的增加对等轴晶比率影响不明显,C含量的变化是主要的因素。     

铝合金连续铸造过程CET位置判据的研究

柱状晶向等轴晶转变(CET)是在一定的凝固过程中必须控制的一种显微组织转变.本文针对铝合金连铸坯凝固过程中柱状晶向等轴晶的转变,综合运用了正交试验研究、数值模拟计算、数学拟合等方法,分析了连铸过程主要工艺因素拉坯速度、一冷水量、二冷水量和浇注温度对连铸坯凝固过程中柱状晶向等轴晶转变位置的影响,提出了柱状晶向等轴晶转变的转变位置判据,即当连铸坯某一位置处的固相率等于0.3时,温度梯度G与冷却速度R满足函数关系G0.8072/R=0.469时,在该位置处将发生柱状晶向等轴晶的转变.     

PMO作用对60Si2Mn弹簧钢凝固组织的影响

针对中天钢铁在60Si2Mn弹簧钢生产过程中出现的连铸坯凝固组织发达、中心缩孔等级偏高、铸坯初生相非对称性生长等问题开展技术攻关,选用上海大学先进凝固技术中心(CAST)研发的脉冲磁致振荡(简称PMO)凝固均质化技术,对该钢种的连续浇注过程进行干预。结果表明:施加PMO后,60Si2Mn弹簧钢连铸坯柱状枝晶呈对称生长且二次枝晶臂间距减小,内弧侧距离铸坯表面43 mm处发生柱状晶向等轴晶(CET)的转变,中心凝固组织明显细化并球化,中心缩孔基本消除,铸坯凝固组织结构明显优化。     

GCr15轴承钢大方坯宏观碳偏析形成机理及二次冷却调控机制研究

以国内某钢厂GCr15轴承钢连铸坯实际生产为研究对象,建立了GCr15轴承钢连铸坯凝固传热-微观组织耦合模型,通过研究不同连铸二次冷却模式下大方坯凝固组织特征参数（二次枝晶间距(SDAS)、中心等轴晶率(ECR)）的变化规律,阐明了二次冷却模式对GCr15轴承钢连铸坯凝固组织的影响机理。在此基础上,结合工厂试验与数值模拟分析,阐述了凝固组织特征对宏观碳偏析的作用机理。综合以上研究,揭示了GCr15轴承钢连铸坯二次冷却模式-凝固组织特征参数-宏观碳偏析的作用关系,从“宏-微”观角度提出,通过改善二次冷却调控机制,优化铸坯凝固组织结构,进而减轻GCr15轴承钢的宏观碳偏析。     

电磁搅拌下低合金钢柱状晶向等轴晶转变准则(二)

在枝晶破碎理论基础上,讨论了电磁搅拌强度及合金元素碳、锰含量对钢凝固组织的影响。分析并获得了线性电磁搅拌下柱状晶向等轴晶转变(CET)的准则。观察到凝固过程中电磁搅拌产生的枝晶碎片,得到了临界固相分率、碳含量和液体平均流速之间的关系。发现低碳情况下,锰含量提高使CET更难;高碳情况下,锰含量提高对CET几乎没影响。     

电磁搅拌下Cr钢柱状晶向等轴晶转变准则(二)

在枝晶破碎理论基础上,分析了电磁搅拌强度及合金元素碳、铬含量对钢凝固组织的影响。对柱状晶向等轴晶转变(CET)的准则进行讨论。发现线性电磁搅拌下的CET准则对Cr钢仍然有效。得到了临界固相分率、枝晶间流速和液体平均流速关系。发现铬含量提高使柱状晶向等轴晶转变更难。     

Fe-C合金焊接熔池凝固过程CET转变的数值模拟

基于元胞自动机方法建立了枝晶生长的数值模型,应用该模型模拟了Fe-C合金焊接熔池凝固期间柱状晶向等轴晶(CET)转变过程中枝晶生长形貌与溶质浓度分布状况. 模拟过程主要考虑不同扰动振幅和冷却速率对柱状晶向等轴晶转变的影响. 结果表明,随着时间步长增大,晶粒数逐渐增多,最终趋于稳定值;当冷却速率增加时,生长速度增大,枝晶生长的越充分,显微偏析越严重,而CET转变所需时间越短;当扰动振幅增大时,一次枝晶生长的越细,二次、三次枝晶竞争越激烈.     

含硫非调质钢中铸态硫化物的特性研究

为了研究含硫非调质钢铸坯中铸态硫化物的特性,通过金相显微镜对铸坯边缘至中心不同位置晶界处硫化物整体形貌、分布特点、长宽比、析出面积以及冷却条件对硫化物析出行为的影响进行了研究。结果表明：在铸坯边缘位置,硫化物大多分散在晶内,长宽比较小,其他位置处硫化物几乎全部聚集在晶界,长宽比主要在1.5～3.0之间;由铸坯边缘向中心,晶界处硫化物的析出量先增大后减小;晶界处硫化物析出总面积与二次枝晶臂间距的变化趋势基本一致,这种一致性间接反映了冷却速率和凝固进程对硫化物析出和长大的影响。     

Mn18Cr18N空心钢锭凝固缺陷与组织的模拟研究

对常规底注式浇注4.2 t Mn18Cr18N空心钢锭的凝固过程进行了模拟研究,分析了浇注和冷却参数对凝固缺陷和组织的影响。结果表明,内外壁的冷却条件显著影响钢锭的凝固顺序和组织特征。随着内外壁换热系数的减小,最后凝固位置移向换热系数较小的一侧,柱状晶向等轴晶的转变(CET)提前,柱状晶长度减小。在1 415 C和25 kg/s低温慢浇的条件下,当内外壁的换热系数比值为2∶5时,钢锭径向从内外壁侧向壁厚内部逐渐凝固,最终凝固位置在靠近内壁的1/4～1/3壁厚处,该处呈现一定程度的疏松缺陷,凝固组织为等轴晶;而内外壁处则为柱状晶组织,壁厚截面上两种组织比例相当。形核参数中体形核密度是影响CET以及晶粒尺寸的主要参数,而面形核密度可以控制柱状晶的一次枝晶间距。     

铁素体不锈钢铸坯凝固特性及等轴晶率控制

具有较高等轴晶率的铁素体不锈钢连铸坯可以显著避免冷成型加工过程中的皱折缺陷。采用了低倍组织观察、第二相特征分析以及凝固模型计算的方法研究了含Ti、Nb双稳定化超纯铁素体不锈钢的凝固特性以及等轴晶率控制机理。结果表明,当Ti和Nb加入到铁素体不锈钢中,连铸的等轴晶率显著提高;模型表明铸坯凝固参数的变化规律基本一致,然而钢中第二相粒子的成分及形貌发生显著变化,第二相粒子的非均质形核能力显著增强。本研究建立的凝固模型可以较好预测连铸坯的CET转变,同时指出稳定地提高铁素体不锈钢连铸坯的等轴晶率需要对钢中微量元素含量、核心形核效果以及冶炼过程进行合理设计。     

铝合金缸盖火花塞孔预铸及其金相组织

金属型重力铸造铝合金缸盖预铸火花塞孔，晶间距（SDAS）。预铸状态孔壁的SDAS明显减小，围的组织疏松。从铸件本体取样对比预铸前后孔壁的二次枝抗拉强度等力学性能提高，改善了火花塞周     

凝固末端电磁搅拌对60Si2CrVAT连铸方坯凝固组织的影响

对M-EMS和M F-EMS电磁搅拌作用下60Si2CrVAT弹簧钢铸坯的凝固组织进行了对比分析,从低倍组织、微观组织、碳偏析以及铸坯缺陷等方面入手分析,讨论了凝固末端电磁搅拌对铸坯凝固组织的影响.结果表明,凝固末端电磁搅拌可以显著改善60Si2CrVAT弹簧钢铸坯凝固组织,提高铸坯凝固组织的致密度,降低铸坯中心疏松和缩孔,而二次枝晶臂间距得到明显改善,中心等轴晶率明显提高,晶粒得到细化,从而显著地改善了铸坯的质量.     

Al-1.5%Cu合金定向凝固界面形态演化（英文）

采用定向凝固方法研究Al-1.5%Cu合金枝晶-胞晶转变界面形态演化。结果表明,与以往的演化规律不同,凝固组织演化是逐步进行的,在抽拉速率为30~1500?m/s的范围内,凝固组织呈现多样化。枝晶-胞晶转变规律如下:枝晶→条带胞状枝晶→细长型胞晶和枝晶的混合组织→细长型胞晶占主导的胞枝混合组织。根据这种现象,进一步从理论方面研究枝晶-胞晶转变。枝晶尖端形状是枝晶-胞晶转变的重要参数,由于枝晶-胞晶转变偏离平衡凝固,因此,在计算过程中考虑非平衡凝固,得到枝晶-胞晶转变发生在尖端半径最小处。     

冷却速度对ZL114A合金二次枝晶臂间距的影响

利用金相显微镜及自动图像分析仪,测定ZL114A合金在同一凝固条件下、铸件不同壁厚部位的二次枝晶臂间距(SDAS),研究ZL114A合金凝固期热参数与SDAS的关系.结果表明,随着铸件壁厚的增加,冷却速度减小,局部凝固时间增长,二次枝晶臂粗化,SDAS增大;在呋喃自硬树脂砂型铸造条件下,SDAS与冷却速度及局部凝固时间之间的关系为SDAS=20.8tf0.3,SDAS=69.34v-0.3.     

碳氮对铁素体不锈钢铸锭宏观凝固组织的影响

研究了碳、氮含量对铁素体不锈钢铸坯凝固组织3个区域的影响.结果表明,适当提高碳、氮含量有助于铸坯等轴晶比例的升高,碳、氮含量增加时,柱状晶一次枝晶间距增大,表面激冷层厚度减少.     

Al-Cu合金水平单向凝固组织预测及实验观察

使用有限元耦合元胞自动机模型预测水平单向凝固实验中 Al-4.5%Cu(质量分数)合金试样的温度场和微观凝固组织。晶体形核和枝晶生长动力学模型分别采用Rappaz连续形核模型和Kurz-Giovanola-Trivedi(KGT)模型简化形式，基于纯扩散条件，采用 KGT 模型简化公式计算生长参数。结果显示：数值模拟可以较准确地预测柱状晶向等轴晶转变(CET)位置和等轴晶晶粒尺寸，但因模拟未考虑晶核的运动，激冷等轴晶区的模拟有较大偏差。模拟和实验结果都证明过热度显著影响Al-Cu合金的凝固组织，过热度低于20℃条件下可以获得全等轴晶组织，否则会出现柱状晶；过热度50℃以上的试样CET位置几乎不发生变化。     

连铸坯凝固组织的数值模拟

以莱钢特钢事业部50 t电炉生产线生产28MnCr5的连铸过程为研究对象,运用ProCAST软件的CAFE模块对28MnCr5齿轮钢小方坯的凝固组织进行模拟,研究不同过热度对铸坯凝固组织的影响。结果表明：浇钢过热度在10～40 ℃变化时,对结晶器的初生坯壳厚度影响很小,浇钢过热度提高,铸坯柱状晶枝晶明显变发达,等轴晶率显著减小。当过热度在10～20 ℃时,铸坯凝固组织符合28MnCr5对凝固组织的等级要求。     

镍基单晶高温合金定向凝固组织的数学模型表征

通过改变定向凝固工艺研究了镍基单晶高温合金铸态组织的演化规律,并用数学模型对试验结果进行了拟合。结果表明,随着抽拉速率的增大,合金铸态组织的凝固界面经历了胞状-粗枝状-细枝状的转变;铸态组织一次枝晶间距试验结果介于Hunt模型和Trivedi模型之间;通过对试验数据的非线性回归分析,得到一次枝晶间距λ1和抽拉速率V之间满足的回归公式;随抽拉速率的增大,二次枝晶间距减小,但Re和Ru的添加对一次和二次枝晶间距的影响较小。     

锡磷青铜水平连铸坯凝固组织的数值模拟

水平连铸是锡磷青铜板坯生产的主要方式,凝固过程在结晶器内部进行,故凝固过程一直是“黑匣子”,为探索水平连铸工艺参数变化对铸坯凝固行为的影响规律,建立冷却参数与铸坯宏观组织之间的内在关系,本文对水平连铸锡磷青铜合金凝固过程中的晶粒生长进行准确建模并分析,研究牵引机拉速对铸坯温度场和凝固组织的影响。结果表明：铸坯出口温度随牵引机拉速增加而线性增加;提高牵引机拉速会使凝固位置外移、糊状区宽度增加、液穴深度增加,晶粒生长方向与牵引方向的夹角增大,心部等轴晶数目增加以及晶粒平均尺寸减小。