板坯连铸结晶器内氩气泡行为的模拟研究

针对氩气泡在板坯连铸结晶器中的运动行为,以190 mm×1 900 mm板坯连铸结晶器原型为研究对象,采用水力学模型及数值模拟的方法,重点研究了拉速为1.7 m/min时不同水口吹气量对结晶器内气泡大小、气泡分布、液面波动、渣-金行为等的影响。研究结果表明:随着水口吹气量增加,气泡尺寸逐渐增加,结晶器窄边气泡数量不断减少,气泡大都聚集在水口附近上浮,水口吹气量是引起乳化卷渣、水口附近液面裸露及卷渣等的主要因素。     

高V、N微合金钢动态CCT曲线及纳米碳氮化物析出冷速敏感性

为实现对高V、N微合金钢轧制-冷却工艺过程中组织、析出相的精准控制,利用Gleeble-1500D热模拟实验机研究了轧后不同冷速下实验钢的热膨胀曲线、相变规律、过冷奥氏体动态连续冷却转变曲线(动态CCT曲线),并着重研究了微观组织演变行为、显微硬度和纳米碳氮化物析出行为对冷却速率的敏感性。结果表明：冷却速率低于3 ℃/s时,实验钢显微组织由铁素体和珠光体组成;当冷却速率位于3 ℃/s时,发生贝氏体相变,基体组织由铁素体、珠光体和贝氏体组成;冷却速率为8 ℃/s时,珠光体组织消失,马氏体组织开始出现,基体组织由沿晶铁素体、贝氏体和马氏体组成;当冷却速率达到20 ℃/s时,基体组织中马氏体占主,并由少量先共析铁素体和贝氏体组成。此外,冷却速率对纳米碳氮化物的析出行为也具有显著影响,冷速处于1 ℃/s以内时,多边形铁素体中纳米析出相直径和数密度具有较强的冷却速率敏感性,纳米析出相直径随冷速提升显著降低,数密度随冷速提升而提高;冷速由1 ℃/s增加至3 ℃/s时,纳米析出相直径进一步降低,而数密度趋于稳定;当冷速继续增至5 ℃/s时,纳米析出相直径保持稳定,数密度呈现下降趋势。研究还发现,贝氏体组织中纳米析出相较少,贝氏体不利于纳米相析出。基于上述组织演变与析出规律的研究,工业化试制出了屈服强度700MPa以上、满足抗震要求的高V、N微合金钢。     

GH4141难变形高温合金铸态组织析出相鉴别及均匀化过程中演变行为

GH4141变形高温合金因具有较高的高温强度和良好抗氧化性能,被广泛用于制造航空航天发动机高温承力部件。本文基于化学成分分析及晶体学法,对GH4141难变形高温合金铸态组织中典型析出相进行了详细鉴别与解析。通过高温均匀化实验,分析了均匀化过程中析出相回溶行为。1130~1160 oC中低温均匀化条件下,原铸态组织中针状σ相、板状η相、M3B2型硼化物以及γ’强化相等回溶至基体,M6C型碳化物仍可存在。1190~1210 oC高温均匀化条件下,合金中包括M6C在内的大部分析出相已回溶至γ基体,组织中仅剩余少部分MC型碳化物。MC型碳化物在固液两相区回溶,较难通过均匀化热处理彻底回溶消除。     

加热速率对逆转变奥氏体微观组织的影响

 为了研究连续加热过程中加热速率对逆转变奥氏体微观组织的影响,通过热膨胀仪和EBSD研究了不同加热速率下部分逆相变和完全逆相变后的微观组织。结果表明,高加热速率促进了块状奥氏体的形成,而低加热速率有利于针状奥氏体的形成,且加热速率越大,最终逆转变完成时奥氏体晶粒尺寸越微细。高加热速率使得奥氏体形核和长大被推向高温区进行,高温区块状奥氏体为置换性合金元素非配分长大模式,长大速率极快。因此,高加热速率促进了块状奥氏体的形成。     

吹氩对板坯连铸结晶器流体流动的影响

基于相似理论,利用物理模拟研究了吹氩条件下板坯连铸结晶器内的流场,重点研究了不同水口吹气量对结晶器内卷渣、渣层分布、液面波动、流股冲击深度等的影响.研究结果表明,随着水口吹气量增加,结晶器内的卷渣次数先减少后增加,水口附近的液面波动逐渐增强,流股冲击深度逐渐变浅.     

电解抛光对含珠光体组织材料纳米压痕测试结果的影响

将含珠光体组织的HRB600热轧带肋高强钢筋在不同体积分数(20%,10%)高氯酸乙醇电解液和电解电压(20,15 V)下进行电解抛光,再进行纳米压痕测试,研究了电解抛光条件对纳米压痕测试结果的影响。结果表明：电解抛光后钢筋中的珠光体组织呈深黑褐色,铁素体组织呈白色,当电解液中高氯酸的体积分数为20%、电解电压为20 V时,两者的衬度差异较大,电解腐蚀程度较大,珠光体中渗碳体和铁素体的平均高度差较大,即表面粗糙度较大;较大的表面粗糙度导致纳米压痕载荷-位移曲线出现平台,纳米压痕测试失真。推荐电解抛光条件为电解液中高氯酸体积分数为10%,电解电压为15 V,电流为3 A,电解时间为6 s,温度为室温。     

基于渗碳体调控低合金钢中块状逆变奥氏体与奥氏体晶粒尺寸

逆变奥氏体微观组织显著影响钢铁材料的最终组织性能,阐明块状奥氏体的形成规律对于精准掌握逆相变至关重要。本文以Fe–2.5Mn–1.5Si–0.35C合金为研究对象,通过OM、SEM和EBSD等手段研究了不同预回火条件下晶内块状奥氏体与最终奥氏体晶粒尺寸的演变规律。研究结果表明,随预回火温度自350 ℃升高至650 ℃,晶内块状奥氏体体积分数呈现出先增加后迅速降低的趋势;400 ℃预回火条件下,随预回火时间的延长,晶内块状奥氏体体积分数先增加后趋于稳定;预回火促使晶内块状奥氏体形成,导致最终奥氏体晶粒显著细化。随着预回火温度的升高,逆相变前渗碳体发生粗化,增加了晶内块状奥氏体的有效形核位点,此促进了晶内块状奥氏体的形成。此外,晶内块状奥氏体具有多重取向,晶内块状奥氏体的增加,使得逆相变后奥氏体晶粒显著细化。本研究提供了一种在不改变钢化学成分的条件下,通过控制渗碳体实现对逆相变晶内块状奥氏体形成和最终奥氏体晶粒尺寸调控的新方法。      

X射线断层扫描技术在铸坯质量检测上的应用

为研究工业生产中连铸坯的质量,利用X射线断层扫描技术(CT)对连铸坯进行了宏观和微观质量的检测。主要对IF钢铸坯表层中的大颗粒夹杂物与气泡、微合金钢角部横裂纹以及重轨钢中心疏松进行了检测,并进行了三维重构。重构结果得到连铸坯内弧表层大尺寸夹杂物的三维形貌及数量、角裂纹的三维形貌和连铸坯中心疏松的三维形貌及致密度,这为连铸坯表面质量和内部质量的评价提供了参考。由CT分析结果可知,重轨钢连铸坯中心缺陷体积分数为0.33%,平均面致密度为96.6%。