合金凝固过程的形核模型

为了定量地描述多元合金的实际形核过程,引入实验参数,建立了工业多元合金凝固过程中的经验形核模型,该模型把形核率与最终晶粒密度联系起来．该模型能根据设计的参考试样的实验结果计算工业合金凝固过程中单位体积熔体中有效异质核心表面积Sv和熔体中有效异质核心润湿角因子f(θ),进而分析实际铸件的形核特性．利用所建立的经验形核模型,针对Al-7Si合金和Al—7Si—0．55Mg合金,计算了一定熔炼条件下的形核参数。     

等轴晶凝固过程的数学模型

通过对Ａｌ－Ｓｉ合金等轴晶凝固过程哟定性描述，建立了宏观─微观统一的数学模型。该模型以团相份数为媒介，把传热、传质过程与结晶生长过程联系起来，对合金微观组织进行了定量描述。试验验证表明，应用该模型进行模拟计算的结果与试验结果吻合较好，并可以预测力学性能。     

连续冷却多阶段快速凝固过程起始形核温度的计算

基于快速凝固的瞬态形核理论和对连续冷却条件下整个温度区间的瞬态形核数和晶核体积积分 ,导出了连续冷却多阶段快速凝固条件下过冷熔体中各析出相起始形核温度的计算方法。假定界面传热处于牛顿冷却方式 ,对Ni Al合金平面流铸条带形成过程中析出的化合物相起始形核温度做了计算     

灰铸铁凝固数值模拟的形核率模型建立

设计并浇注了一系列阶梯形灰铸铁件,采用金相显微镜研究了各铸件不同位置的共晶团数量,分析了影响灰铸铁共晶形核的主要因素,探求了灰铸铁的共晶形核规律。研究表明,过冷度和碳当量对灰铸铁共晶形核起主要作用。随着过冷度的增大,灰铸铁共晶形核率增大。随着碳当量接近共晶成分,灰铸铁共晶形核率也增大。在总结灰铸铁形核理论并结合试验所得数据的基础上,采用统计学方法分别得出有关亚共晶灰铸铁和过共晶灰铸铁的形核率公式,为凝固过程数值模拟的动力学计算提供准确模型。     

不同超声波处理方式对高碳钢液凝固组织的影响

主要研究了超声处理对高碳钢凝固组织的作用,分析了不同处理方式对其凝固组织的影响。试验结果表明:高碳钢液凝固前进行超声处理,其凝固组织没有发生明显的变化;对加稀土铈的高碳钢液在凝固前进行超声处理,凝固组织细化明显;在钢液凝固过程中引入超声波,初生树枝晶被击碎形成均匀细小的等轴晶,高碳钢凝固组织显著细化。     

振动激发形核过程中铁素体不锈钢的传热研究

实验研究了不同的浇注温度及冷却强度下振动激发形核对Cr17铁素体不锈钢等轴晶形成及增殖的影响。结果表明:振动激发形核增加等轴晶的形核基底,阻止等轴晶的过度长大,提高铸件的等轴晶率;与冷却液流量相比,浇注温度对等轴晶形成及增殖的影响较大。     

复合孕育剂Ti、Zr对2519铝铜合金焊缝组织及性能的影响

采用3种焊丝对2519铝铜合金进行MIG焊,研究了孕育剂Ti、Zr对焊缝组织和性能的影响。结果表明:Ti和Zr的细化作用是相容的,当焊丝中单独添加孕育剂Ti或Zr时,焊缝几乎由粗大的柱状晶组成;焊丝中复合添加少量的孕育剂Ti和Zr时,Ti和Zr在熔池中分别形成Al3Ti和Al3Zr,促进了α(Al)非均质形核;随着焊丝中Ti和Zr含量的增加,焊缝组织逐步细化,当焊丝中Ti和Zr含量较高时,Ti和Zr还在熔池中形成大量的Al3(Ti,Zr)质点,促进α(Al)非均质形核;焊缝组织由细小均匀的等轴晶组成,显著提高了接头强度和塑性。     

电脉冲处理对45钢凝固组织的影响

采用不同的脉冲电压对45钢在凝固前进行电脉冲处理.实验结果表明,经过电脉冲处理后,45钢的宏观凝同组织得到明显改善,树枝晶减少,等轴晶增加;45钢的显微组织也发生了显著改变,魏氏组织减少,珠光体增加,且珠光体片层间距变薄.     

孕育剂Ti和Zr元素对2219铝铜合金焊缝组织和性能的影响

采用5种焊丝对2219铝铜合金进行MIG焊,研究了孕育剂Ti和Zr元素对焊缝组织和性能的影响.结果表明,Ti和Zr元素的细化作用是相容的,当焊丝中单独添加孕育剂Ti或Zr元素时,焊缝几乎由粗大的柱状晶组成.焊丝中复合添加少量的孕育剂Ti和Zr元素时,Ti和zr元素在熔池中分别形成Al3Ti和Al3Zr,促进了α(Al)非均质形核.随着焊丝中Ti和Zr元素含量的增加,焊缝组织逐步细化.当焊丝中Ti和Zr元素含量较高时,Ti和Zr元素还在熔池中形成大量的Al3(Ti,Zr)质点,促进α(Al)非均质形核,焊缝组织由细小均匀的等轴晶组成,显著提高了接头强度和塑性.     

碳对高钒高速钢凝固过程的影响

通过定向凝固-液淬试验,金相分析,扫描电镜等手段,研究了碳量变化对含钒10%的高钒高速钢初生相析出顺序的影响.结果表明:高钒高速钢(10%V)凝固时,初生相的析出顺序与碳含量有关.若碳含量低于1.64%,首先从液相中析出铁素体;碳含量位于1.64%和2.09%之间时,首先从液相中析出铁素体 VC;碳含量大于2.5%时,首先从液相中析出VC.随着凝固的进行,当合金成分达到二元共晶和包共晶成分时,分别发生相应的二元共晶和包共晶转变.     

冷却速度对高硼钢凝固组织及性能的影响

利用阶梯型腔金属模和砂型模拟不同的冷却速度，研究了冷却速度对高硼钢凝固组织和性能的影响。结果表明：随冷却却速度的降低，金属型试样的硼化物网孔由柱状向等轴状转变，网孔尺寸变大，硼化物的体积百分数降低，偏聚加重；砂型试样的硼化物网孔为等轴状，但尺寸和厚度最大；具有细密等轴硼化物网孔的高硼钢热处理后的冲击韧度最好，硬度适中。     

显微组织对高碳钢韧性的影响

讨论了Ｔ１２Ａ钢制锉刀中碳化物粒子大小，形状及马氏体形态对锉刀使用寿命的影响。结果表明：适当粗化并尽量球化原始组织中的碳化物粒子，可增加淬火组织中板条马氏量与未溶碳化物的体积分数，从而显著提高锉刀韧性并延长其使用寿命。     

超声波处理对高碳钢凝固组织的影响

主要研究超声处理对高碳钢凝固组织的作用,分析了超声波功率水平、实验温度对凝固组织的影响。结果表明,超声处理可以明显细化高碳钢的凝固组织;随着超声功率的增加,组织细化程度提高,功率提高到一定程度,细化作用不再明显增强;超声处理效果与实验温度密切相关,温度较低时,树枝晶组织发达,温度为1570℃时,几乎完全转变为等轴晶组织。对高碳钢凝固过程进行超声处理时,起主要作用的是声空化、声流以及超声空化产生的局部高温。     

不同碳含量V9高钒合金的凝固过程及相组成

利用热分析、透射、能谱分析以及金相电镜扫描等方法,研究了Fe-5Cr-2Mo-9V-C系合金中C量变化对凝固过程中结晶相的种类和结晶温度的影响,初步建立了V9高钒合金(Fe-5Cr-2Mo-9V)-C的准二元相图。结果表明,V9高钒合金碳含量低于2.2%时初生相为δ相,高于2.2%初生相为MC型碳化钒;随着碳含量的增加,碳化钒由晶间分布向晶内分布转化;当碳含量为4.2%时,二元共晶碳化钒以离异共晶方式析出,碳化物多为团球状均匀分布。     

喷射成形1.8C-1.6Al超高碳钢快速凝固组织研究

铸造1．8C-1．6Al超高碳钢(UHCS)由于冷速较低，晶粒粗大，珠光体片间距也较大，品界形成了粗大的碳化物网络，同时合金元素产生偏析，品内生成了大块的合金渗碳体，使得它在室温下为脆性，机加工性能极差。喷射成形1．8C—1．6Al超高碳钢则利用喷射成形工艺冷却速度大的特点细化了晶粒，减小了珠光体的片间距，提高了硬度与强度，同时降低了元素偏析程度。同时发现：在铸态1．8C-1．6Al超高碳钢中和在喷射成形1．8C-1．6Al超高碳钢中Al在晶内的分布情况正好相反，由反偏析转变为正偏析。     

重型钢轨与高锰钢辙叉的焊接Ⅰ高锰钢焊接性的研究

高锰钢和高碳钢的焊接由于化学、物理、力学等性能差距较大 ,所以焊接难度较大 ,论文Ⅰ和Ⅱ分别将高锰钢和高碳钢各自的焊接性进行了深入的研究。通过对焊接接头的金相组织分析、扫描电子显微 (SEM)分析、能谱分析以及力学性能检验 ,确定出了高锰钢焊接及高碳钢焊接的方法 ,为高锰钢产品的焊接或高碳钢产品的焊接提供了实用可行的焊接工艺。论文Ⅱ还对这两种材料进行了直接焊接、加单侧过渡层焊接、加双介质过渡层焊接的试验研究 ,制定出了高锰钢与高碳钢焊接的最佳工艺规范 ,同时进行了力学性能的试验 ,为高碳钢钢轨与高锰钢辙叉的焊接提供了可靠的依据     

Investigations of Solidification Structures of High Carbon Alloy Cast Steel Containing RE-V-Ti

The solidification microstructural characteristics of rare earth (RE) and vanadium and titanium-treated high carbon alloy cast steel, whose chemical compositions are 0.90 wt.% C, 3.0 wt.% Si, and 1.0 wt.% Mn, were investigated by means of optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), electron probe microanalyzer (EPMA), and energy dispersive X-ray spectrometry (EDS). The alloys were prepared in an induction furnace. The results showed that compound additions of RE-V-Ti could obviously refine the solidification structures and decrease the diameter of grains. The average grain diameter of untreated high carbon alloy cast steel was 80 μm. The average grain diameter of high carbon alloy cast steel containing RE-V-Ti decreased to 40 μm. Finally, the reasons that RE-V-Ti refined the solidification structure were analyzed in detail.     

碳含量对低碳高合金钢组织及耐腐蚀行为的影响

在低碳高合金钢中，把碳含量限定在0％～0．3％，随着碳含量的变化，低碳高合金钢的组织、终态性能都发生了改变。碳含量对低碳高合金钢的影响有两种情况：含量较低时不改变单相板条马氏体的组织，但影响其性能．随着碳含量的增加，终态硬度明显升高，耐腐蚀性下降；含量达到一定程度时，会改变组织构成，出现复相组织。由于严重的晶间腐蚀，耐腐蚀性大大降低。