La、Ti处理对FeCrAl不锈钢凝固组织的影响

采用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对La、Ti处理的FeCrAl不锈钢铸锭凝固组织进行了分析研究,结果表明:未经La、Ti处理的纯铁素体不锈钢凝固组织中晶粒尺寸较大,纵向截面晶粒平均值为4.64mm,横向截面晶粒尺寸平均为4.71 mm;La处理不锈钢可以明显细化钢中凝固组织的晶粒尺寸;Ti在细化FeCrAl不锈钢晶粒的同时可以提高不锈钢的等轴晶率;加入La和Ti后形成的高熔点第二相粒子有利于细化晶粒,钢中析出的大量TiN可以提高凝固组织的等轴晶率.     

FeCrAl不锈钢液固相线的计算与研究

为获得适合FeCrAl不锈钢的液固相线计算公式,采用DSC在不同升温速率下测定了其液固相线,并采用Thermo-Calc软件和经验公式分别计算了液相线.计算结果与DSC试验结果的比较表明特定的经验公式相比Thermo-Calc软件能够更加准确地计算FeCrAl不锈钢的液相线.Scheil模型下的Thermo-Calc凝固计算与DSC实测固相线的比较分析表明固相分率(fs)-温度曲线上fs=0.99对应的温度可以作为FeCrAl不锈钢的固相线.采用上述方法分别计算Fe-Cr-Al三元系和Fe-Cr-Al-X(X=C,Si,Mn)多元系的固相线,分析不同组元对Fe-Cr-Al三元系固相线的影响,最终得到了适合FeCrAl不锈钢的固相线计算公式.     

铸造双相不锈钢CD3MWCuN凝固与析出热力学模拟

利用FactSage 8.2热力学计算软件对铸造双相不锈钢CD3MWCuN的平衡凝固及冷却过程相变以及非平衡凝固偏析和相变规律分别进行研究。计算表明：平衡凝固及冷却过程的相变路径为：L→L+δ→L+δ+γ→L+δ+γ+N₂→δ+γ+N₂→δ+γ→δ+γ+Cr₂N→δ+γ+Cr₂N+M₂₃C₆→δ+γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ+Laves→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ+Laves+ε-Cu→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ+Laves+ε-Cu+α→γ+Cr₂     

Ti处理FeCrAl不锈钢的凝固组织和夹杂物

采用Thermo-calc软件对不同Ti含量的FeCrAl不锈钢铸锭Scheil凝固过程中TiN和AlN在凝固前沿液相的析出规律进行计算,结果表明铸锭中Ti含量应控制在0.08%附近。铸锭的凝固组织分析表明中心等轴晶率随着Ti含量的提高先升高后降低,Ti含量为0.088%时纵截面和横截面中心等轴晶率均达到最大值,分别为39.5%和16%。高温拉伸试验结果表明,Ti的加入对铸锭的高温力学性能没有明显改善作用。扫描电镜分析表明铸锭中主要有纯TiN、TiN-AlN复合夹杂、TiN-Al_2O_3复合夹杂、纯TiS夹杂以及TiS-氧化物复合夹杂这五种含Ti夹杂物,前三种夹杂物占据主要地位,后两种夹杂物则非常少。     

409L不锈钢的凝固特性与连铸中的质量控制

分析了AISI409L不锈钢凝固时的结晶特性，模拟计算了连铸过程中0.7m/min拉速下，不同二冷配水下铸坯温度场的变化，并分析了铸坯温度场的变化与铸坯质量的关系，总结出提高铸坯质量的措施。     

S31254超级奥氏体不锈钢凝固相转变的热力学分析

超级奥氏体不锈钢广泛应用于海洋、环保、化工等苛刻腐蚀环境。由于合金化程度较高,凝固过程凝固偏析严重,析出相多且复杂。本文结合热力学计算软件Thermo-Calc,分析S31254超级奥氏体不锈钢在凝固过程中组织的组成和析出相的演变规律,主要合金元素Mo、Cr、Ni、N在凝固过程发挥的功能及其对相组织演变的影响,Mo-Cr元素交互作用对凝固相组织演变影响规律。结果表明,该钢种液固相线温度分别是1 394.4℃和1 358.6℃,平衡凝固路径是L→γ,非平衡凝固路径是L→L₁+γ→L₂+γ+δ→γ+δ+σ。Mo偏析是导致σ相析出的主要原因,δ相和σ相析出时,液相中Mo含量分别为8.5%和11.3%。     

稀土对铁素体不锈钢凝固组织的改善

报道了稀土对1C r17(430)铁素体不锈钢凝固组织的影响,如稀土细化柱状晶,扩大了中心等轴晶区域,并且初步分析了稀土元素改善凝固组织的作用机理。     

节镍奥氏体不锈钢凝固模式及氮的影响

选取氮含量不同的连铸板坯试样,利用THERMORESTOR-W型焊接热模拟机对试样局部加热熔化,令其在设定的冷却温度范围以特定的速度冷却,研究氮含量对节镍奥氏体不锈钢初凝组织的影响.试验结果表明:由于氮含量的差异,低氮钢式样(1号)与高氮钢式样(2号)的凝固模式不同,且它们随着冷却速度的增加,铁素体及晶粒内部沉淀相的含量变化趋势存在明显的差别.     

凝固过程中含钛析出物的析出行为

 研究了钛对洁净钢凝固组织的影响、凝固过程中钛析出物的生长方式及冷却速率对析出物大小和分布的影响。结果表明,严格控制实验条件,大量细小弥散的含钛析出物可作为异质形核核心,起到细化晶粒、提高等轴晶率的作用;随着冷却速率的提高,析出物数量增加、尺寸减小,另外还提出了最有利于作为异质形核核心的析出物形态特征。     

电渣重熔对FeCrAl不锈钢中夹杂物的影响

应用扫描电镜(SEM)及X射线能谱分析仪(EDS)对真空感应炉熔炼(VIM)和电渣重熔炉熔炼(ESR)的FeCrAl不锈钢中夹杂物的成分、形貌、数量、大小进行统计分析。结果表明,AlN是2个钢锭的主要夹杂物,电渣重熔过程中产生的高熔点稀土化合物可作为AlN析出的异质核心。电渣重熔使自耗电极中尺寸大于10μm的夹杂物基本消失,ESR锭中尺寸小于5μm的夹杂物达到86.7%。电渣重熔减小了AlN的平均尺寸,去除了大尺寸的AlN,使AlN的总面积明显减小。热力学计算结果表明,VIM锭中AlN可以直接在液相中析出;ESR锭中氮含量的降低造成AlN不能直接在液相中析出,随着凝固的进行,[Al]和[N]在残余液相中富集,当凝固分率大于0.615后,AlN才能在凝固前沿的残余液相中析出。     

45钢凝固相变过程中溶质平衡分配系数的变化

以45钢为研究对象,建立了多元凝固体系溶质平衡分配系数的热力学计算模型,利用FactSage Equilib模块计算得到了45钢凝固相变过程以及各溶质分配系数的变化。结果表明:45钢凝固路径先后经过L-δ、L-γ固-液两相区,MnS在固相中析出;依据相区间和温度的变化,回归得到了45钢中溶质C、Si、Mn、P、S平衡分配系数变化公式;溶质C、Si、Mn、P、S平均平衡分配系数分别为0.307、0.737、0.695、0.18、0.021,其中S偏析趋势最强烈,P次之,C偏析趋势较P小,Si和Mn基本相当,偏析较小。     

帘线钢凝固过程中夹杂物析出

为了充分了解帘线钢中夹杂物,对钢液凝固过程析出夹杂物进行了分析.结果发现:Al₂O₃夹杂物在凝固过程中先析出,且Al₂O₃夹杂物长大的限制性环节为[Al]在钢液中的扩散;当凝固分数为0.44时SiO₂开始析出,且SiO₂长大的限制性环节为[O]在钢液中的扩散;析出夹杂物的半径随着冷却强度的增大而减小;当冷却速度为100K·min^-1时,凝固末期析出Al₂O₃夹杂物的半径为2.5μm,析出复合Al₂O₃-SiO₂夹杂物的半径为4.7μm;随着凝固的进行,夹杂物中SiO₂含量增加,Al₂O₃含量下降.     

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。     

化学成分对430铁素体不锈钢凝固结构的影响

在430铁素体不锈钢成分体系基础上,研究了成分的变化对430铁素体不锈钢凝固结构的影响。经试验发现,含碳量的变化显著影响430铁素体不锈钢的凝固组织,含碳量越高,铸锭中的等轴晶比率越大;而Ti元素的加入,虽然有利于430铁素体不锈钢铸锭中等轴晶的形成,但需要保证TiN在钢的液相线附近析出,促进钢的异质形核,从而优化钢的凝固结构。     

冷却速率对奥氏体不锈钢凝固过程影响的原位观察

通过采用激光共聚焦扫描显微镜对AISI304奥氏体不锈钢的凝固过程进行了原位动态观察研究.发现当冷却速率为0.05℃·s^-1时,奥氏体不锈钢以胞状晶方式凝固,其凝固模式为FA模式,即δ铁素体相先从液相中形核并长大,γ相在1 448.9℃时通过与液相发生包晶反应(L+δ→γ)在δ铁素体相界形成,当温度降到1 431.3℃时液相消失,δ铁素体相通过固态相变转变为γ相,富Cr贫Ni的残留铁素体位于胞状晶之间.当冷却速率为3.0℃·s^-1时,奥氏体不锈钢以枝晶方式生长,冷却到1346.4℃时包晶反应在液相与δ铁素体相界之间进行,其残留铁素体位于枝晶干,与冷却速率为0.05℃·s^-1时相比,其残留铁素体的数量增多,残留铁素体富Cr贫Ni的程度减轻.     

微观组织参数及工艺条件对430不锈钢凝固显微结构的影响

在多元合金CAFE模型的基础上,分析了微观组织参数（形核密度、高斯分解参数、Gibbs-Thomson系数等）与430不锈钢凝固过程中晶粒形貌的复杂关系,以及过热度与冷却强度等工艺参数对凝固组织的影响.研究发现,晶粒尺寸和柱状晶向等轴晶转变不仅与体最大形核过冷度有关,也受体形核密度的影响.高斯分解参数和Gibbs-Thomson系数增大时,一次枝晶间距减小,等轴晶范围增大;但当它们增加至一定范围后,其对显微结构的影响逐渐变得不明显.过热度或冷却强度增大时,等轴晶范围减小,但一次枝晶间距的变化不明显.     

Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出机理和规律

结合冶金热力学和凝固偏析模型分析了Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出特点.Ti-IF钢凝固前期钢液中TiN夹杂无法生成,固相中TiN源自低温固相析出;凝固固相分数达到0.64时,Ti、N组元在凝固前沿富集程度增加,凝固前沿固相中开始有TiN析出;凝固末期,Ti和N的富集程度进一步增大,固液相中均能有TiN析出.采用扫描电镜分析了TiN在铸坯中的分布,从铸坯表层到中心TiN数量和尺寸存在显著变化：从铸坯表层向中心方向TiN尺寸不断增大,平均尺寸从1-2μm增大到5μm,在距离表层70-80 mm处尺寸达到最大;在铸坯厚度中间位置,TiN尺寸较大,平均尺寸为5μm左右;在铸坯中心TiN尺寸又有所变小,平均尺寸为3μm左右;在铸坯表层TiN密集程度较高,在铸坯中间和中心TiN数量密集程度显著降低.IF钢铸坯中TiN析出时机及其尺寸和数量与Ti、N组元偏析和凝固冷却速度关系密切.