GCr15轴承钢大方坯微观组织数值模拟

以某钢厂GCr15钢大方坯为研究对象,采用ProCAST软件建立凝固数学模型,在此基础上采用CAFE模型对铸坯凝固组织进行模拟,研究了过热度、拉速和二冷强度对铸坯凝固组织的影响。结果表明:过热度对铸坯凝固组织影响较大。随着过热度的提高,同一位置柱状晶区平均晶粒半径增大,柱状晶区增大,中心等轴晶比例减小,柱状晶向等轴晶转变延后,过热度由40℃降低至10℃时,中心等轴晶率增加21.14%。拉速和二冷强度对铸坯凝固组织影响较小。随着拉速的提高或二冷强度的降低,柱状晶区减小,中心等轴晶比例增大,柱状晶向等轴晶转变提前,但其变化并不明显。在实际生产过程中可以通过降低过热度来细化铸坯凝固组织晶粒。     

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。     

稀土Ce对取向硅钢铸坯及热轧态组织的影响

文章介绍了稀土Ce对取向硅钢铸坯组织及热轧态组织的影响。采用冷酸低倍及光学显微镜观察有无稀土铸坯及热轧态组织,对比分析稀土的作用。结果表明,稀土Ce可以改善取向硅钢铸坯组织,增加等轴晶比例,细化部分柱状晶。稀土Ce作为第二相粒子,起到钉扎作用,热轧时阻止晶粒过度长大,细化晶粒,使再结晶晶粒增多。     

低压脉冲磁场凝固硅钢的热变形组织和行为

为了细化硅钢铸锭组织，提高其加工性能，研究了低压脉冲磁场对硅钢凝固组织的影响规律，并对比了不同凝固组织的热变形行为和组织。研究结果表明，在硅钢的凝固过程中施加脉冲磁场，传统的柱状晶组织转变为等轴晶组织。随着磁场频率的增加，等轴晶比率(等轴晶面积/整体面积)先增加后降低，等轴晶晶粒尺寸先减小后增大。随着励磁电压增加，等轴晶比率增加，等轴晶晶粒尺寸不断增加，获得最佳脉冲磁场工艺参数，磁场频率为5 Hz,励磁电压为200 V。在该脉冲磁场工艺参数下，硅钢凝固组织中的等轴晶尺寸细化至无磁场作用时的1/2,等轴晶比率提高至100%。对无脉冲磁场的柱状晶组织和施加脉冲磁场(磁场频率为5 Hz,励磁电压为200 V)的等轴晶组织，进行了热压缩试验(温度为950℃,应变速率为0.01 s^-1和0.1 s^-1)和热轧试验(初轧温度1 100℃)。通过微观组织结果发现，无脉冲磁场作用的柱状晶凝固组织在热压缩过程中发生少量动态再结晶，组织中存在难以消除的变形晶粒，影响后续加工性能。脉冲磁场作用下等轴晶凝固组织在相同热压缩条件下获得细小均匀的再结晶组织，平均晶粒尺寸...     

Hi-B钢连铸坯凝固组织及偏析的研究

通过工业试验,借助低倍检验、化学分析和原位分析等手段,对不同过热度和二冷比水量条件下Hi-B钢铸坯的宏观凝固组织和元素偏析进行分析检测,探究钢水过热度和二冷强度对铸坯凝固组织和元素分布的影响规律.结果表明,提高二冷强度,可使柱状晶率增加,降低过热度,可保留一定数量的等轴晶区.但过热度和二冷强度对铸坯中心等轴晶晶粒尺寸影...     

水冷铜模与砂模铸造M2钢显微组织对比

采用实验室25 kg高频真空感应炉熔炼M2钢,并用水冷铜模和砂模均浇铸为横截面100 mm×50 mm的M2钢铸锭,研究冷却速度对M2钢二次枝晶间距、渗透率、碳化物和晶粒尺寸及分布的影响.研究结果表明:M2钢凝固过程中,快的冷却速度能有效减小二次枝晶间距、渗透率、晶粒和网状碳化物的尺寸,同时可以改善晶粒和网状碳化物的分布和均匀性;砂模和水冷铜模M2钢铸锭的平均二次枝晶间距分别为42.5μm和21.6μm,平均冷却速度为1.06 K·s-1和12.50 K·s-1,平均渗透率分别为0.13μm2和0.035μm2.快的冷却速度能有效减轻中心碳偏析程度,砂模和水冷铜模模铸的M2钢铸锭中心碳化物面积分数分别为0.46和0.30,且其较各自的平均值分别增大38.7%和2.2%;水冷铜模铸锭平均晶粒尺寸（43.1μm）较砂模铸锭的平均晶粒尺寸（72.6μm）减小约40.7%,铸锭中心晶粒尺寸减小43.2%,且水冷铜模铸锭的晶粒尺寸较砂模铸锭均匀.文中获得了M2钢凝固过程中晶粒尺寸与冷却速度的关系式.      

均热冷却方式对2D70-T6铝合金圆管粗晶组织的影响

均热后铸锭的微观组织明显影响铝合金的挤压性能。针对2D70管材粗晶环及晶粒度超标问题,研究了不同均热冷却速率对管材组织的影响。将试样在500℃下保温15 h,然后按以下3种不同的冷却速率冷却:空冷、风冷+水雾喷淋冷却和水冷。均热后铸锭的组织显示,随着冷却速率的升高,铸锭晶粒内部的析出相数量及尺寸都减小,并且风冷+水雾喷淋冷却和水冷铸锭之间的组织差异小于空冷和风冷+水雾喷淋冷铸锭之间的差异。挤压前感应加热时,铸锭处于不稳定状态,发生分解,进一步降低了均热时较高冷却速率带来的组织差异。低倍结果表明,均热空冷工艺下的管材粗晶组织达不到指标要求,而均热风冷+水雾喷淋冷却和均热水冷工艺下的管材粗晶组织一致,均达到指标要求。     

弹簧钢60Si2Mn大方坯凝固组织的数值模拟

运用ProCAST软件的CAFE模块对60Si2Mn弹簧钢325 mm×280 mm连铸坯的凝固组织进行模拟,研究了钢水过热度和二冷强度对铸坯凝固组织的影响。结果表明,浇钢过热度从10℃增大到30℃后,铸坯晶粒密度从1.055×10⁶m-2减小到1.520×10⁵m^-2,柱状晶显著发达;浇钢过热度同为20℃时,二冷区采用强冷后,晶粒密度从1.009×10⁶m^-2增加到1.083×10⁶m^-2,等轴晶率增大5%。     

连铸坯凝固晶粒组织的模拟

本文的目的在于创建一种直接以图形显示晶粒形貌的连铸坯凝固组织计算机模拟方法.结合宏观传热计算与凝固理论,用改进的蒙特卡罗法建立了连铸坯凝固组织的计算机仿真模型.用本文的模型模拟了硅钢连铸坯的凝固组织并与实际的铸坯宏观组织进行了对比,模拟结果与实际结果基本吻合.在此基础上模拟了不同过热度下铸坯的凝固组织.     

双辊连铸不锈钢薄带凝固组织特点

 通过金相观察分析了同径双辊薄带连铸机上生产的奥氏体不锈钢薄带的凝固组织,结果表明：铸带凝固组织包括2个柱状晶区和1个等轴晶区,其等轴晶呈近球形或蔷薇形。与传统连铸板坯相比,其柱状晶区一次及二次枝晶的间距较小,等轴晶粒内部为非枝晶结构,其尺寸大约是连铸坯等轴晶的1/10,凝固组织更致密。     

连铸工艺参数对20CrMnTi齿轮钢150 mm x 150 mm铸坯凝固组织影响数值模拟和生产应用

为改善20CrMnTi钢小方坯凝固组织,基于ProCAST软件中的CAFE模型,对其凝固组织进行数值模拟,研究了不同钢水过热度、铸坯拉速、二冷比水量对凝固组织的影响。模拟结果表明,降低钢水过热度、提高铸坯拉速、降低二冷比水量均可达到增大铸坯等轴晶率和细化晶粒的目的,其中过热度对其影响最大。过热度每降低10℃,等轴晶率平均增加3.7%;拉速每增加0.1 m/min,铸坯等轴晶率平均增加1.8%;比水量每降低0.1 L/kg,铸坯等轴晶率平均增加1.65%。生产应用表明,钢水过热度30℃时,当拉速由原2.2 m/min降低至2.1 m/min,二冷比水量由0.6 L/kg提高至0.7 L/kg,铸坯中心疏松明显减少。     

Solidification Structure of Continuous Casting Large Round Billets under Mold Electromagnetic Stirring

The solidification structure of a continuous casting large round billet was analyzed by a cellular-automaton-finite-element coupling model using the ProCAST software.The actual and simulated solidification structures were compared under mold electromagnetic stirring (MEMS)conditions (current of 300 A and frequency of 3 Hz).There-after,the solidification structures of the large round billet were investigated under different superheats,casting speeds,and secondary cooling intensities.Finally,the effect of the MEMS current on the solidification structures was obtained under fixed superheat,casting speed,secondary cooling intensity,and MEMS frequency.The model accurately simulated the actual solidification structures of any steel,regardless of its size and the parameters used in the continuous casting process.The ratio of the central equiaxed grain zone was found to increase with decreasing su-perheat,increasing casting speed,decreasing secondary cooling intensity,and increasing MEMS current.The grain size obviously decreased with decreasing superheat and increasing MEMS current but was less sensitive to the casting speed and secondary cooling intensity.     

节铬型铁素体不锈钢连铸板坯凝固过程热模拟

连铸板坯凝固传热主要在厚度方向进行,这造成了连铸坯大部分区域由侧面向中心凝固,因此可以近似地用非稳态定向凝固进行热模拟。利用自主研发的水平式连铸坯枝晶生长热模拟装置研究了新型节铬铁素体不锈钢连铸坯凝固组织,以期在工业生产前预测连铸工艺对其凝固组织的影响。热模拟试样热端温度采用连铸坯心部冷却曲线进行控制,并通过调节冷却水流量控制热模拟试样冷端的冷却强度,从而实现由冷端向热端的非稳态定向凝固。实验发现过热度和冷却强度对热模拟试样的等轴晶率及其平均晶粒尺寸影响不显著,但大的冷却强度会导致柱状晶长度增加。     

Compensation Control Model of Superheat and Cooling Water Temperature for Secondary Cooling of Continuous Casting

In this paper, a compensation control model of secondary cooling process of billet continuous casting for quality steel has been presented. The effects on the spray control of the various parameters such as steel superheat, casting speed, cooling water temperature and chemical component of steel were considered. The parameters of control model were determined to associate with the two‐dimensional heat transfer equation and solved by finite‐difference method. Effects of steel superheat and cooling water temperature on surface temperature, solidification structure and solidifying end point were discussed. Results indicate that steel superheat significantly affects solidification structure and solidifying end point but has a little effect on slab surface temperature. Moreover, secondary cooling water temperature affects surface temperature and solidifying end point but has a little effect on solidification structure. The surface temperature and solidifying end point can be maintain stabilized through applying the compensation control model when steel superheat and cooling water temperature vary. The models have been validated by industrial measurements. The results show that the simulations are in very good agreement with the real casting situation.     

过热度对GCr15SiMn轴承钢钢锭宏观偏析的影响

针对GCr15SiMn钢锭易出现宏观偏析凝固缺陷的问题,研究了过热度对GCr15SiMn钢锭宏观偏析的影响规律,使用真空感应炉冶炼1 kg的GCr15SiMn钢锭,通过酸侵试验与OPA技术分别测定了钢锭的凝固组织与宏观偏析,并结合ProCAST软件分析了钢液流动的规律。结果表明,高过热度(70 ℃)时,中心下部出现一定程度的负偏析,中心上部形成了较严重的正偏析同时伴随疏松;中过热度(50 ℃)时,疏松范围较小,碳元素分布较均匀;低过热度(20 ℃)与极低过热度(-20 ℃)时,疏松范围扩大,凝固初期是严重负偏析,凝固末期是严重正偏析。过热度影响偏析的机理为,高过热度时,凝固过程热对流较强,溶质上浮,钢锭上部的正偏析严重;当过热度过低时,初期凝固大量形核并保留在钢锭底部,在底部形成严重的负偏析。     

降低过热度对方坯凝固组织的影响

结晶器内钢液过热度的降低可以促进柱状晶向等轴晶的转变和提高等轴晶率,从而有利于铸坯组织的均质化。基于上述原理,设计和制造了可用于降低钢液过热度的冷却水口,并在方坯连铸机上进行了工业试验,分析了低过热度技术对方坯凝固组织的影响。结果表明:采用冷却水口以后,结晶器内钢液过热度的下降幅度可达14℃,铸坯的等轴晶率提高了8%~24%,中心偏析和缩孔严重程度有所降低。     

5%Si高硅奥氏体不锈钢元素偏析及均匀化处理

 高硅奥氏体不锈钢由于高含量硅元素的加入使其具有优异的耐高温腐蚀性能和较低的成本,在制酸行业有着潜在的应用价值。然而,该合金中高含量硅元素的加入会促进凝固过程中溶质再分配,进而造成显著的元素偏析,最终导致合金内部产生枝晶组织和大量的有害相。对铸锭组织进行均匀化处理能够有效消除枝晶与元素偏析,促进析出相回溶和枝晶消融,从而改善材料的热塑性,有效应对热变形开裂问题。因此,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、JMatPro软件计算等方法,研究了实验室条件下制备的5%Si高硅奥氏体不锈钢铸锭的显微组织和元素分布状态,通过残余偏析指数、扩散动力学计算并结合均匀化处理试验验证,最终确定了5%Si高硅奥氏体不锈钢合理的均匀化处理工艺。结果表明,5%Si高硅奥氏体不锈钢凝固过程中钼元素偏析最为严重,通过残余偏析指数模型计算得到的均匀化动力学方程可用来指导该成分合金的均匀化处理工艺;5%Si高硅奥氏体不锈钢经过1 150 ℃×12 h均匀化处理后,铸锭内枝晶消融,元素偏析基本消除,析出相与铁素体回溶到基体中,合金转变为全奥氏体组织,热塑性得到改善;当加热温度达到1 250 ℃时,合金出现过烧现象,晶界开始熔化。     

25CrMo钢锭点状偏析区微观组织特点

 为了研究钢锭点状偏析区微观组织特点,对CrMo钢锻坯中的斑点偏析区域进行了分析研究。研究表明,钢坯中的元素偏析区沿锻造方向拉伸且尺寸较小,可判断原铸锭中的偏析为3个维度方向尺寸相近的点状偏析。偏析区中铬、钼元素质量分数相对较高,在冷却后点状偏聚区形成贝氏体组织,与基体的铁素体、珠光体组织呈交错分布的特征,且夹杂物在偏析区富集比较明显,局部偏析区还存在气孔。钢中的点状偏析的出现主要原因是钢液凝固前沿过冷度降低,在成分过冷条件下,高熔点铬、钼组元在枝晶表面局部富集,随温度的下降,钢液中MnS夹杂物同时受枝晶表面的物理吸附作用聚集,同时增加了枝晶区域液相的黏度,导致气体溢出困难,在凝固后局部形成气孔。通过提高钢液凝固速度,降低钢液在固液两相区的停留时间,将有效缓解钢锭中斑点偏析的形成。     

成分与冷却速率对高硅不锈钢凝固模式的影响

 高硅奥氏体不锈钢因其较高的Si元素含量所表现出的优异耐蚀性能而成为制酸行业普遍应用的一种特殊钢种。然而,高含量Si元素的加入会引发铸造缺陷和成分偏析加剧以及钢中析出相增多,热加工过程中易产生热裂纹等问题。高硅奥氏体不锈钢凝固过程中δ铁素体的含量、形态和分布与合金化学成分和热加工历史紧密相关,其室温组织取决于析出相的析出顺序和随后的固态相变,因此,奥氏体不锈钢的凝固模式势必会影响合金的热塑性。为此通过调整高硅奥氏体不锈钢中Si元素与Cr元素的含量,采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、JMatPro软件计算等方法,探究了合金成分变化与冷却速率对高硅奥氏体不锈钢凝固模式的影响,并对经典铬镍当量算法进行了评估。结果表明,Schneider铬镍当量算法相较于Rajasekhar铬镍当量算法对大多数合金的凝固模式预测较为准确;随着合金中Si元素与Cr元素含量的提高,合金凝固模式由AF模式转变为FA模式,合金凝固过程中经历更多的“δ→γ”固态相变,其中质量分数为6.0%Si成分的合金对应的δ铁素体增幅减缓;随着质量分数为5.0%的Si铸锭冷却速率的提高,合金凝固模式由AF模式转变为A模式;Hammar and Svensson凝固路线判据可以准确预测高硅奥氏体不锈钢的初始析出相。研究为合理制定高硅奥氏体不锈钢的合金成分与成形工艺提供理论依据。     

电渣重熔过程冷却强度对含镁H13钢中碳化物的影响

研究电渣重熔过程冷却强度对含镁H13钢凝固组织和碳化物偏析的影响.采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等分析凝固组织及碳化物的特征.研究发现,钢锭的凝固组织均为马氏体组织、残余奥氏体及一次碳化物.H13钢电渣锭中主要析出的一次碳化物为V₈C₇、MC、M₂₃C₆及M₆C.随着冷却强度增加,电渣锭边部碳化物的尺寸减小且分布更加均匀,但是碳化物的类型不发生变化.电渣重熔过程中冷却强度增加促进钢中镁对夹杂物的变性能力,经过镁变性后生成的MgO·Al₂O₃为TiN的析出提供形核质点,MgO·Al₂O₃和TiN的复合夹杂物能够促进一次碳化物异质形核,从而细化一次碳化物.