脉冲电流对钢液凝固过程中夹杂物迁移行为的影响

在钢液凝固过程中施加脉冲电流,通过观察和分析凝固试样中夹杂物的形貌、数量、尺寸和分布状态等,以研究施加脉冲电流对钢中夹杂物迁移行为的影响。结果表明,在脉冲电流的影响下,钢液凝固初期形成的晶核会发生脱落而形成结晶雨;在晶核下落过程中,钢中夹杂物也会随之向下部迁移。随着脉冲电流强度的逐渐增加,钢锭上、中部夹杂物逐渐减少,晶粒尺寸变小。在本试验条件下,当电流强度为56.6 A/cm2 时,钢锭上、中部夹杂物的总面积和总数量分别比未施加脉冲电流时的降低46.9% 和35.6%。对于夹杂物含量要求较高的钢种而言,在钢锭凝固过程中施加脉冲电流,控制结晶雨的形成和迁移过程不失为一种有效去除钢中夹杂物、提高钢锭质量的技术手段。     

脉冲电流对钢液凝固过程中夹杂物迁移行为的影响

在钢液凝固过程中施加脉冲电流,通过观察和分析凝固试样中夹杂物的形貌、数量、尺寸和分布状态等,以研究施加脉冲电流对钢中夹杂物迁移行为的影响。结果表明,在脉冲电流的影响下,钢液凝固初期形成的晶核会发生脱落而形成结晶雨;在晶核下落过程中,钢中夹杂物也会随之向下部迁移。随着脉冲电流强度的逐渐增加,钢锭上、中部夹杂物逐渐减少,晶粒尺寸变小。在本试验条件下,当电流强度为56.6 A/cm2 时,钢锭上、中部夹杂物的总面积和总数量分别比未施加脉冲电流时的降低46.9% 和35.6%。对于夹杂物含量要求较高的钢种而言,在钢锭凝固过程中施加脉冲电流,控制结晶雨的形成和迁移过程不失为一种有效去除钢中夹杂物、提高钢锭质量的技术手段。     

纯铁和高洁净钢的非均质形核

采用电解纯铁通过高温钼丝炉制备含有不同数量异质核心的试样,用差热分析法分别测定了纯铁和高洁净钢试样在相同冷却速度下的过冷度.结果发现,随着洁净度的提高,高洁净钢和纯铁凝固的过冷度增加,形核功降低,临界晶核半径变小,形核率增大,凝固组织中晶粒的数量增加,晶粒得到细化.在洁净度相同的情况下,高洁净钢形核凝固的过冷度比纯铁小.     

脉冲磁场对钛处理低碳钢凝固组织的影响

采用自行研制的脉冲磁场发生装置对含Ti低碳钢的凝固过程进行控制,利用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪研究不同放电电压条件下的脉冲磁场对钢中夹杂物的析出行为及凝固组织的影响规律,分析不同凝固冷却速度对脉冲磁场细晶化效果的影响。结果表明:随着放电电压的升高,夹杂物的尺寸先减小后增大,晶内铁素体的数量逐渐增多,凝固组织变得更细小;降低凝固冷却速度,可延长脉冲磁场对钢液凝固过程的作用时间,晶粒的细化效果更明显;当放电电压为80 V,凝固冷却速度为60℃/min时,凝固组织几乎全部由细小的相互交错的针状铁素体组成。     

高温纯铁熔体中外加氮化钛超细颗粒的研究

在高温纯铁熔体中加入平均尺寸为2.7μm的TiN颗粒,熔炼后得到铸锭试样.用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)研究了铸锭金相试样及电解分离出来的非金属夹杂物的形貌、大小及组成.结果显示夹杂物中存在较多的含Ti夹杂,在部分含Ti夹杂物的表面发现有MnS夹杂物,呈白色点状分布或包覆于颗粒表面;另有部分TiN颗粒与熔体中的夹杂物发生了机械复合,形成相界面清晰的复合夹杂物.并从理论上分析了TiN颗粒在纯铁熔体中的热力学稳定性.     

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...     

8Cr13MoV钢电渣重熔过程中夹杂物行为

 研究了电渣过程在不同电流强度和冷却强度条件下,刀剪用8Cr13MoV马氏体不锈钢中夹杂物的行为和组织变化。研究表明,经过电渣重熔,8Cr13MoV钢中的主要夹杂物是以MnS、TiN、Al2O3以及以Al2O3为核心,（V,Ti）N为外围的复合夹杂物;电渣过程电流强度和冷却强度的变化对夹杂物类型没有影响;随电渣重熔电流强度增加,电渣锭中夹杂物的个数比和面积比减小,夹杂物粒径分布中较小尺寸的夹杂物数量增加;随电渣重熔冷却强度增加,夹杂物个数比基本不变,面积比减小,夹杂物粒径分布中较小尺寸的夹杂物数量增加,夹杂物得到细化。     

20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物的特征与分布

为了研究含钛齿轮钢中TiN夹杂物的析出与控制,利用扫描电镜对20CrMnTi齿轮钢两个端淬试样中TiN夹杂的分布与形貌进行了观察,通过夹杂物自动分析系统统计了试样中TiN夹杂的尺寸、数量,建立了数学模型,对试样中TiN夹杂的析出与长大进行了计算。结果表明,较高钛含量的试样凝固过程中TiN析出更早,析出量也更大,由于析出了更多数量的TiN夹杂,从而使得析出TiN夹杂的最终尺寸更小,当TiN夹杂的数量密度由37.28增加为58.65个/mm2时,TiN平均尺寸由2.33减小为1.49 μm。通过在凝固过程中为TiN夹杂提供充足数量的氧化物颗粒作为析出核心,提高异质形核率,从而增大TiN的析出数量,就可以降低析出TiN的整体尺寸,这为含钛齿轮钢中TiN夹杂物的控制提供了一种新的思路。     

工业纯铁熔体外加TiO_2及VC超细颗粒的试验

工业纯铁熔体中分别添加平均粒度为80 nm的TiO2和1.5μm的VC颗粒,熔炼后得到铸锭试样。用非水溶液电解法提取试样中的非金属夹杂物,用SEM及EDS研究夹杂物的形貌、成分及存在状态。结果表明,外加的TiO2及VC颗粒与熔体中的原始夹杂物或杂质元素发生作用,形成了一种包裹TiO2或VC颗粒的复合夹杂物,夹杂物内部的颗粒相界面清晰;MnS夹杂物呈斑点或条带状析出,分布或包覆于VC复合夹杂物颗粒的表面。并从热力学上分析TiO2及VC颗粒在熔体中的稳定性。     

脉冲电场对锰铁氧化物还原特性的影响研究

本实验以常温常压条件下锰铁氧化物还原、凝固的研究为基础,推广到外场(脉冲电场)作用下锰铁氧化物还原规律的研究,用不同脉冲电场电压处理锰铁氧化物熔体,促进C的还原反应,用Im ageJ软件统计锰的晶粒尺寸和各个面积区间锰的晶粒个数,得到脉冲电场能促进锰铁氧化物二次还原,且与电场电压和锰铁氧化物的组成有关,电场处理的二次反应析出颗粒尺寸分别为3.383μm、4.332μm、3.224μm、4.356μm,还原锰的面积含量分别为6.2%、5.5%、6.4%、5.1%。     

CSP低碳钢板的组织和性能

对采用EAF-CSP工艺生产的ZJ330低碳钢热轧板进行了组织、性能和夹杂物分析。结果表明：成品板的晶粒细小、均匀、强度较高、拉伸试样的断口为韧性断口；EBSD分析表明：成品板组织中铁素体晶粒间基本为大角度晶界，择优取向不显著。由于薄板坯连铸时的凝固和冷却速度快，钢水洁净度高，使得夹杂物含量少、尺寸小、钢板的伸长率高。     

渣金间外加脉冲电场对硫元素迁移研究

在Fe-C-S系合金与CaO-MgO-Al2O3溶渣体系间施加电压为2V的脉冲电场,研究了改变脉冲电场的处理时间对S在渣金两相间分布和迁移特性的影响.试验结果表明,随着脉冲处理时间加长,渣中的硫含量逐渐升高,S在Fe-C-S金属基体上下表面分布趋于均匀,当电场处理时间为60 s时,渣中的硫含量为0.891％,△Ws=0.001％,并且金属表面夹杂物明显细化.     

Ce和退火对U75V钢中MnS夹杂物的影响

摘要：以U75V重轨钢为实验钢种,分别研究了热处理、稀土处理及二者共同处理对钢中MnS夹杂物的影响。结果表明：原始U75V钢中主要有3类夹杂物,即纯MnS、Al2O3-SiO2-CaO-MnO复合夹杂和MnS半包裹的Al2O3-SiO2-CaO复合夹杂,其平均长宽比为3.3,平均尺寸为4.5μm。经加热至1200℃保温2h再水冷后,钢中夹杂物的种类和成分没发生变化,但是球化作用显著,平均长宽比降为1.3,降低了约61%,平均尺寸也有所减少,减少了约25%;添加微量稀土Ce后,夹杂物种类和成分均复杂化,除了纯MnS以外,还发现了另外3种不同形态的含Ce夹杂物。与原始U75V相比,添加Ce后,夹杂物球化作用与退火处理效果相当,平均长宽比降为1.4,降低了约58%,但是对平均尺寸减小作用甚微,只减小了9%;进一步地,对添加Ce后的实验钢进行1200℃保温2h再水冷,夹杂物球化率没有变化,即平均长宽比仍为1.4。但是夹杂物平均尺寸进一步减小,与原始U75V钢相比,减小了1.4μm（约31%）。与单一添加稀土Ce的钢相比,夹杂物平均尺寸也减小了1μm（约24%）。仅就夹杂物球化率即降低长宽比来说,退火和添加稀土2种处理方式的效果相同,考虑其节能环保因素,后者更具明显优势。另一方面,从夹杂物细化方面来说,单一添加稀土Ce在本实验条件下效果不明显,要想使夹杂物尺寸更小,需要添加Ce结合热处理对U75V钢进行综合处理。     

超声波和电脉冲对钢液凝固组织的影响

采用自行设计的超声波设备开展了超声波处理45钢凝固组织试验;采用脉冲磁场装置开展了60Si2CrVA弹簧钢浇铸前和浇铸后40 s施加电脉冲试验。试验结果表明,超声波处理显著提高45钢铸锭的力学性能;60Si2CrVA弹簧钢浇铸前施加脉冲磁场,铸锭中等轴晶比例由未施加脉冲磁场的49%提高至施加5 Hz/200 V脉冲磁场的74%,等轴晶尺寸由1 mm细化至0.4 mm;60Si2CrVA弹簧钢浇注后40 s施加脉冲磁场,随脉冲磁场作用时间的增加,等轴晶比例升高,等轴晶尺寸减小。     

汽车用含钒镁合金的挤压温度优化

采用不同的挤压温度对汽车用含钒镁合金Mg-8Al-1Zn-0.5V试样进行了挤压成型,并进行了力学性能和显微组织的测试和分析。结果表明:挤压温度从300℃升高到425℃,合金试样的抗拉、屈服强度均先增大后减小,断后伸长率和平均晶粒尺寸均先减小后增大,组织和力学性能均得以改善和提升。与300℃挤压温度铸造时相比,375℃挤压温度下试样的抗拉、屈服强度分别增大了13.38%、14.57%,断后伸长率、平均晶粒尺寸分别减小了2.3%、18.11%。汽车用含钒镁合金Mg-8Al-1Zn-0.5V试样的挤压温度优选为:375℃。     

铝合金表面脉冲电磁场对半连续铸造晶粒的细化

采用一种新型熔体表面脉冲电磁技术对7A04铝合金半连续铸造凝固组织细化处理,分析脉冲电磁场对凝固组织及性能的影响.引入势能的观点,探讨脉冲磁能作用下的晶体形核动力学及初生晶核运动形式.结果表明,经表面脉冲电磁场处理后,凝固组织由晶粒尺寸粗大的玫瑰结构转变为细小且圆整的球状结构,铸锭心部及边部晶粒尺寸分别下降22.7%和14.2%,强度、塑性均有提高.动力学分析认为,脉冲电磁能降低体系形核所需的临界吉布斯自由能是增加形核率的重要原因,同时可导致初生α-Al运动的势能增加,促使初生α-Al颗粒优先到达稳定位置.      

微合金钢的显微组织与磁感应强度的关系

采用对微合金钢进行同溶析出处理的方法，考察了微合金钢的显微组织与磁感应强度的关系。对电工纯铁进行热轧后考察了品粒尺寸与磁感应强度的关系。试验结果显示，在较弱磁场强度下，B8随晶粒尺寸、析出物尺寸的减小而降低；在较强磁场强度下，B50、B100不会随晶粒尺寸和析出物尺寸而变化。     

脉冲电场对Fe-C-i(Si,Mn)合金与CaO-Al_2O_3-MgO熔渣间反应的影响

研究了脉冲电场对Fe-C-i(Si,Mn)系合金与CaO-Al2O3-MgO系熔渣间反应的影响。在渣-金熔体间施加2 V脉冲电场,分别作用30,60 s后,渣中硅与锰质量分数随作用时间延长而逐渐增加,分别由0.31%和0.02%增加到0.63%和0.049%;金属基体的上表面和下表面硅质量分数之差与锰质量分数之差逐步减小,分别由0.06%和0.32%降至0.01%和0.022%;金属基体中硅和锰的夹杂物尺寸有不同程度的降低,其中硅的夹杂物尺寸减小最明显,由45μm左右降至5μm左右。     

通过钛脱氧细化低碳高锰钢显微组织：奥氏体晶粒长大和分解

本文研究了脱氧夹杂物对低碳钢显微组织演变的影响。将低碳（0．07％wt％）、高锰（0．9wt％）钢在A2O3或MgO坩埚中通过添加铝（0．05wt％）或钛（0．05、0．03或0．015wt％）进行脱氧。试验在容量400g真空炉中完成，然后在铜模中浇铸，冷却速率介于2．0～6．0K／s之间。为了研究冷却速率的影响，将这些浇铸试样重新熔化并且以各种不同冷却速率进行冷却，冷却速率从1—100k／s，采用高温共焦激光扫描显微镜（CSLM）予以分析。 在所有钛镇静钢试样中，氧化物夹杂尺寸均较小并且夹杂物密度高于那些铝镇静钢试样。在钛镇静钢试样中，夹杂物尺寸和密度随氧含量的增加而增加，夹杂物尺寸随着冷却速率的增加而减少，夹杂物密度随冷却速率的增加而增加。 采用共焦激光扫描显微镜（CSLM）研究钛镇静钢和铝镇静钢试样两者之间固态显微组织变化的差别。研究了等温条件下奥氏体晶粒的长大，并且从中发现：钛镇静钢试样中的晶界迁移率和最终晶粒尺寸均低于其它镇静钢。至于奥氏体分解，在从相似的奥氏体晶粒结构连续冷却过程中，由于沉淀反应导致较高的韦氏板条密度，最终导致钛镇静钢试样中的奥氏体分解，使其结构更为细小。夹杂物尺寸对奥氏体晶粒尺寸和奥氏体分解结构均有显著影响，在钛镇静钢试样中可观察到来自夹杂物的铁素体沉淀物不同取向。在最小平均夹杂物尺寸试样中获得最高板条浓度，而不是在最高密度的亚微米夹杂物中获得最高板条浓度。     

SiC、B4C、RE粒子对ST16钢夹杂物及组织的影响

为研究SiC、B4C、RE粒子对STl6钢夹杂物和组织的影响。制备出含有上述粒子的钢样,利用金相显微镜和扫描电镜观察添加粒子后STl6钢夹杂物和组织的变化。结果表明。加入SiC、B4C、RE粒子后,钢中夹杂物数量明显减少,夹杂物尺寸降低。观察轧制后试样的凝固组织发现,加入粒子后,钢的凝固组织出现不同程度的细化。