连铸中TiN枝晶间的析出

<正>溶质在枝晶间的微观偏析而导致在奥氏体晶界的析出,Ti和N在凝固过程中的微观偏析也会导致TiN在枝晶间的液体中析出。1 500℃时TiN在低合金钢液中的溶度积为6.15×10-4,这是按低合金钢的平均液相线温度所得。当钢液凝固了99%时,有55%的氮转变成了TiN析出物。当钢液完全凝固时%Ti/%N≥3.42,     

SAPH440钢凝固过程中TiN析出模型

通过凝固过程偏析模型和热力学计算,建立了含钛微合金钢在液态及凝固过程中TiN的析出模型.模型计算表明SAPH440钢液相中TiN没有析出,凝固过程中在固相率fs为0.65时TiN开始析出,TiN的析出抑制了钛和氮的晶间偏析.通过调整微合金钢中氮和钛含量,配合连铸工艺,可以控制TiN的析出时机,减小对钢性能的危害.     

09CuPTiRE钢凝固过程中稀土与钛的相互作用

以09CuPTiRE钢为研究对象,建立钢液凝固过程中溶质偏析和夹杂物析出的耦合热力学模型.利用该模型,研究分析了09CuPTiRE钢凝固过程中稀土与钛的相互作用,得到以下结论:稀土能抑制09CuPTiRE钢中Ti3O5夹杂的析出,当RE含量为0.0045％时,Ti3O5夹杂完全消失;微量稀土有利于09CuPTiRE钢中TiN的析出,随着稀土加入量的增加,对TiN的析出起到抑制作用;钛能抑制09CuPTiRE钢中REN的析出,从而影响凝固过程中RES的析出行为.     

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。     

钢连铸过程的溶质微观偏析模型

建立了钢凝固过程包含δ/γ相变及MnS夹杂析出的溶质微观偏析模型。分析了钢种成分、MnS夹杂物析出及冷却速率对钢凝固过程高温力学性能的影响,模型计算结果与文献报道的实测零强度温度(ZST)和零塑性温度(ZDT)吻合良好。     

影响连铸传输模型精度的热物理性质

对影响连铸过程动量、能量及溶质传输模型计算精度的几个最重要的热物理性质(即钢的密度、导热系数和溶质分配系数)在凝固过程中的变化情况进行了考虑.根据Fe-C二元平衡相图以及宏观传输-微观偏析计算获得了Q235钢连铸过程中局部热物理性质与相组成及温度之间的函数关系式,为连铸传输模型数值计算的精确度提供了保证.     

Q235钢主要热物理参数对连铸传输模型精度的影响

分析和讨论了普通碳素钢的密度、导热系数和溶质分配系数等热物理参数在凝固过程中的变化情况对连铸过程动量、能量及溶质传输模型计算精度的影响。根据Fe-C二元平衡相图和宏观传输一微观偏析计算得出0．15C-0．35Mn的Q235钢液相、δ相和γ-相的密度与温度、局部混合导热系数与温度以及平衡溶质分配系数和温度之间的关系式。这些关系式的建立是提高Q235钢传输模型精度的基础。     

铁碳合金凝固过程微观溶质偏析模型分析

为了选择正确的微观溶质偏析模型研究铁碳合金的凝固过程,利用Thermo-Calc商业软件计算了不同碳含量下铁碳合金的固相线温度、液相线温度和碳的平衡分配系数,利用数值方法研究了不同微观溶质偏析模型下铁碳合金的固液界面温度和无量纲液相溶质浓度.数值结果表明:文献中常用的碳平衡分配系数不准确;C lyne-Kurz模型和Sche il模型不能准确地预测固液界面温度,B rody-F lem ings模型不能正确地预测碳偏析,建议采用杠杆模型和大中逸雄模型计算铁碳合金凝固过程的微观溶质偏析.     

取向硅钢连铸过程的凝固偏析模型计算

以Clyne-Kurz方程为基础建立了取向硅钢连铸过程的微观偏析模型,研究了取向硅钢连铸凝固过程中溶质元素在液相中的偏析规律。通过比较连铸凝固过程中锰和硫实际活度积和平衡活度积的关系,确定了MnS的析出条件。结果表明:二次枝晶间距随着冷却速率的增加而减小,柱状晶区域二次枝晶间距为191.3μm,元素的分配系数越小,其偏析程度越大,并且溶质偏析程度随着固相率的增加而增大,当凝固分数达到0.997时,MnS开始析出。     

帘线钢中氮含量对TiN析出的影响

 研究了攀钢新钢钒公司生产帘线钢72A过程中钢中氮含量变化对钢中TiN夹杂析出的影响。研究发现,随着钢中氮含量的升高,钢中析出的TiN夹杂数量变多,尺寸变大。热力学研究表明,在帘线钢中TiN一般只能在固相区形成,考虑元素偏析对凝固前沿元素富集的影响,凝固过程中TiN能在固液两相区析出。在帘线钢生产过程中,为了控制钢中TiN的析出,除了控制钛含量,控制钢中氮含量及氮偏析更加重要。理论计算结果表明,当钢中钛的质量分数控制在0.0003%~0.0005%区间时,将钢中氮的质量分数控制在0.0017%~0.0029%区间内能显著降低乃至杜绝帘线钢中TiN的析出。攀钢将帘线钢中钛、氮的质量分数分别控制在0.0005%以下和0.002%以下,显著减少了钢中TiN的析出,个别炉次中没有发现尺寸大于2μm的TiN夹杂。     

HRB500E抗震钢筋中钛化物析出热力学分析

 钢液凝固过程中钛化物在液相、固相的存在形态对固相组织的性能有着重要的影响,其第二相析出起到细化晶粒的作用。为分析HRB500E抗震钢筋钢中TiN、TiC、Ti(C,N)析出物的析出规律,对TiN、TiC、Ti(C,N)析出物进行热力学计算。结果表明,TiN、TiC在钢液成分均质状态下难以析出,TiC_0.19N_0.81在温度为1 843 K时析出;在凝固过程中,由于Ti、N在凝固前沿富集,TiN在凝固过程中具备析出的热力学条件,析出温度为1 745 K;在固相奥氏体中,TiN和TiC粒子具备析出热力学条件,TiC析出温度比TiN的低,铁素体中有TiC的析出。     

镍基高温合金GH4738的凝固偏析和碳化物析出行为

高温合金铸锭凝固过程内部各区域散热条件不同,冷却速率存在明显差异。采用差示扫描量热分析(DSC)、高温共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和定向凝固(DS)的方法,研究了宽冷速范围下GH4738合金的凝固偏析和碳化物析出行为。结果表明, GH4738合金的凝固顺序为L→γ+L,L→γ+L+MC,L→γ+MC+η+(γ+γ′),其中MC型碳化物、η相和(γ+γ′)共晶相为合金凝固过程中的主要偏析产物;Ti、Mo元素是合金的主要枝晶间偏析元素;提高冷却速率能有效降低凝固前沿残余液相中的溶质富集程度;铸态组织中的的碳化物主要为富Ti的MC型碳化物(TiC、Ti(N)C)和以TiN或Al₂O₃为核心的MC型复合碳化物(Al₂O₃-TiC、TiN-TiC);随着冷却速率降低,碳化物平均尺寸增大,体积分数减小,形貌由小块状向长条状、汉字状和大块状演变。     

60Si2Mn弹簧钢中TiN析出的热力学讨论

 为控制60Si2Mn弹簧钢中TiN夹杂物的析出,对TiN生成反应进行了热力学讨论。计算了N和Ti在1 873 K时的活度系数和其它温度下活度系数与温度的关系式。计算表明TiN的生成反应只能在固相中进行,但在两相区内结晶前沿,TiN的生成反应可能进行,认为减少TiN析出的最好办法是控制钢中N和Ti同时快速通过两相区。     

冷却速率对N06625合金凝固过程微观偏析的影响

高温合金铸锭在凝固过程中各部分冷却条件不同,中心部分冷却速率缓慢。为了模拟铸锭内部的缓慢冷却速率,通过超高温激光共聚焦扫描显微镜(HT-CLSM)、钨灯丝扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)并结合相关计算,研究了N06625合金在不同冷却速率(10、20、30℃/min)下的凝固偏析和微观组织演变状况。结果表明,随着冷却速率升高,析出相的数量、尺寸和面积分数降低,且聚集程度降低,形状由大尺寸长条状和大块状转变为小条状和小块状;Laves相呈块状和条状在枝晶间析出,随着冷却速率降低,Laves相的尺寸和数量增大,聚集程度增加。枝晶干芯部Nb和Mo元素的质量分数以及Nb的有效分配系数(k_e[Nb])和Mo的有效分配系数(k_e[Mo])随冷却速率增大而增大,在所研究冷速范围内都表现出很强烈的偏析倾向,k_e[Nb]分别为0.46、0.55和0.62,k_e[Mo]分别为0.73、0.77和0.80,且k_e[Nb]的变化趋势更加明显。采用Clyne-Kurz偏析模型并结合试验中的数...     

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.      

Genetic Analysis for Large TiN Inclusions in Wire Rod for Tire Cord Steel of SWRH82A

The law of element segregation of Ti, N, Mn and S, and the sequence of selective precipitation of TiN and MnS inclusions during solidification of molten steel of SWRH82A are studied on the basis of thermodynamics. The origin of large TiN inclusions which affect the titanium inclusions point penalty in SWRH82A wire rod is analyzed based on the research on the distribution characteristics of MnS and large size of TiN inclusions observed on metallographic specimen of SWRH82A steel wire rod. The solidification segregation ratio of Ti is far more than that of N, and the solidification segregation ratio of S is far more than that of Mn. In the range of cooling rate of the continuous casting production, the cooling rate of solidification has little effect on the segregation ratios of Ti, N, Mn and S. MnS inclusions will precipitate earlier than TiN inclusions during solidification of the molten steel of SWRH82A. The large TiN inclusion which is wrapped by MnS in the SWRH82A wire rod may be foreign inclusions and it is not precipitated product during solidification in the molten steel of SWRH82A.     

Precipitation of titanium nitride in low-alloyed steel during solidification

The microsegregation of titanium and manganese and the precipitation of titanium nitride during dendritic solidification were investigated on an Fe-0.051%Ti-0.77%Mn alloy. Carbon and nitrogen were introduced into the liquid sample via the gas phase. The material solidifies as delta ferrite at a carbon mass content of about 0.08% but predominantly as austenite at ≥ 0.3%. At ferritic solidification, an about 3fold enrichment of the titanium in the residual melt between secondary dendrite arms is attained by segregration, whereas in the corners between some dendrites or grains in maximum a 10fold enrichment was detected. TiN particles of 0.5 to 1.0 μm size are formed only in the regions of maximum segregation where the supersaturation is higher than 15fold. An equal supersaturation has been calculated for homogeneous nucleation in the melt. The number of particles is moderate at 0.016% nitrogen but low at 0.008%. At austenitic solidification, the titanium content in the residual melt increases to more than the 30fold of the starting value. Particles formed in the melt grow to diameters in the 2 μm range.     

Ni30Cr20合金中氮化钛的析出行为

试验用Ni30Cr20合金(/%:0.035～0.045C、0.28～0.30Si、0.73～0.75Mn、0.005～0.007P、0.001～0.002S、19.40～19.93Cr、29.75～30.35Ni、0.30～0.36Al、0.03～0.88 Ti、0.005 7～0.020 5N)由150 kg真空感应炉熔炼,铸锭尺寸(mm)120×230×500。对Ni30Cr20合金凝固过程中TiN析出的热力学条件进行了计算,并利用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪分析了该合金铸锭试样中TiN的数量、尺寸和分布。结果表明,部分氮化钛在液相合金中已有析出,包括含芯和不含芯两种类型的TiN,其中含芯TiN的核心主要是MgO·Al₂O₃、MgO和TiO₂等。在铸锭试样中,TiN的数量从边部到中心逐渐减少,尺寸却逐渐增大。计算结果表明,控制合金的氮钛积低于3.70×10^-4,有利于控制TiN的析出数量和尺寸,而降低合金中的氮含量是降低氮化钛析出数量和尺寸的有效措施。     

过共析帘线钢中Ti夹杂的析出热力学与形成机制

过共析帘线钢中析出的含Ti夹杂对钢丝拉拔性能产生有害影响,研究钢中Ti夹杂的析出行为对夹杂物性质控制以及钢材质量提高具有重要意义.考虑夹杂物析出对凝固前沿溶质浓度和温度影响下,基于传统Ohnaka模型建立了相应的耦合模型并以此计算了92级过共析帘线钢中TiN夹杂的析出热力学.结果表明,耦合模型条件下TiN夹杂的析出时间...