熔炼工艺对TA10铸锭中镍元素的影响

通过试验,对比不同稳弧电流搅拌方式对TA10铸锭中镍元素的影响。在同样进行二次熔炼时,当一次熔炼采用直流稳弧电流时,成品铸锭出现了镍元素含量超标的现象,当一次熔炼采用交流稳弧电流时,成品铸锭镍元素含量满足标准要求。     

搅拌磁场对Ti1023铸锭宏观组织和成分的影响

研究了真空自耗电弧熔炼Ti1023钛合金过程中,搅拌磁场对铸锭宏观组织和铁元素含量的影响。结果表明,熔融金属在没有搅拌磁场的状态下凝固,铸锭的晶粒粗大且中间等轴晶和柱状晶的界线比较明显。施加搅拌磁场后,晶粒变细。磁场对不同熔化阶段的铸锭组织的影响程度不同,在熔炼阶段对组织影响最强,补缩阶段次之,起弧阶段最弱。未施加磁场时,熔池较窄,施加磁场后,熔池变宽,并且铁元素的偏析有一定程度的减轻。     

钛合金真空自耗电弧熔炼过程的多尺度模拟

采用以ANSYS软件建立的有限元模型对Ti6Al4V合金(O)600 mm铸锭真空自耗电弧熔炼过程中的温度场变化以及熔炼电流对熔池形貌的影响进行了研究,并耦合微观模拟的CAFD模型对铸锭几个特征区域凝固前沿的枝晶生长和V元素溶质偏析进行了模拟.结果表明,熔炼电流的增大使熔池深度和糊状区宽度变大,使熔炼达到稳态的时间提前;熔炼达到稳态时,铸锭中心处形成较短而不是十分连续柱状晶组织,二分之一半径处和边部则形成连续的柱状晶组织.     

VAR熔炼制备超大规格TC4 ELI钛合金铸锭研究

舰船和海洋领域对钛合金材料的需求呈大型化发展趋势,铸锭作为锻件和板材的母材,其大型化也势在必行。为满足大型铸锭的工业化生产,采用有限元分析法对真空自耗电弧熔炼（VAR）超大规格TC4ELI钛合金一次锭和成品锭的熔炼过程进行了数值模拟研究。结果表明,一次锭熔炼过程中稳弧电流和稳弧周期直接影响熔池中夹杂物的运动轨迹;对于TC4 ELI钛合金一次锭熔炼,较为合适的稳弧参数为稳弧电流30 A,稳弧周期40 s;成品锭熔炼时,降低熔炼电流,增大稳弧电流和稳弧周期,即加强VAR熔炼过程中的搅拌有助于提高铸锭成分均匀性和表面质量。根据数值模拟结果进行了12.8 t级超大规格TC4 ELI钛合金铸锭的工业化生产,所得铸锭表面质量良好,成分均匀。     

电磁搅拌对轴承钢凝固组织的影响

通过轴承钢的静态浇铸实验,研究了电磁搅拌对轴承钢铸锭凝固组织的影响。推导出成分过冷度计算公式和极对数为3时的电磁力计算公式,运用该公式分析了电磁搅拌对轴承钢铸锭凝固组织的影响机理。实验结果表明:电磁搅拌有利于轴承钢凝固过程中柱状晶向等轴晶的转变,随着电磁力的增加,铸锭的等轴晶比率由17.6%增大到43.6%,改善了铸锭的内部质量。     

纯钛VAR熔池形貌和凝固组织模拟及其工业验证

运用ANSYS和μMat Ic软件分析了980 mm纯钛锭VAR过程中熔池形貌以及凝固组织的变化规律。模拟计算结果表明:起弧阶段的熔池很小,呈浅U型;随后熔池形貌由U型逐渐变为V型;当坩埚内热量输入与输出达到平衡时,熔炼进入稳定阶段,熔池深度和宽度不再变化;补缩过程中,熔池不断缩小直至消失。凝固组织的变化规律为:与坩埚壁接触的钛液快速冷却形成细晶组织;随着熔炼的进行,以枝晶形状生长的部分细晶粒最终形成具有一定择优取向的柱状晶;铸锭中心区域和液固临界区域,晶粒直接在金属液内形核并长大,形成的等轴晶粒阻碍了柱状晶的生长,发生柱状晶-等轴转变。通过解剖工业铸锭验证,熔池形貌和凝固组织与数值模型的计算结果相吻合。     

12Cr2Mo1R钢水冷大扁锭凝固过程Z向晶粒分布

采用CAFE模型计算了12Cr2Mo1R钢铸锭凝固过程厚度方向(Z向)晶粒分布状况,考察了冷却强度和变质处理对晶粒分布状况的影响。结果表明:50~800 W/(m2·K)冷却强度范围内,增加冷却强度有利于柱状晶的生长;冷却强度大于800 W/(m2·K)对柱状晶对的生长促进作用明显减弱;冷却强度对中心等轴晶区晶粒分布基本无影响。通过添加异质形核剂变质处理的方法,不仅能抑制柱状晶的生长,还能细化中心等轴晶区晶粒。     

论GH901合金真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析

硼以间隙固溶态和与Mo形成Mo3B2的化合态两种形式存在于GH901合金中。在GH901合金真空熔炼过程中，硼并不挥发，被氧化的可能性也极小。 GH901合金真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析，是由硼在GH901合金中的三大特点决定的。硼的最大特点是：在氢、硼、碳、氮和氧这样一些典型的间隙元素中它是原子半径最大的一个，具有强烈的微观和宏观偏析倾向。在晶粒尺度的微观范围内，硼强烈向晶界和枝晶间偏聚；在铸锭尺度的宏观范围内，硼具有明显向结构密度较低的晶区偏聚的倾向，因而铸锭外层细晶区由于结构致密，硼含量相对低些，而柱状晶区由于组织致密度稍差，硼的含量相对高些。硼的另一个特点是，具有与Mo形成Mo3B2的很强的化学亲和力，但由于GH901合金中总硼含量少，大部分硼将首先间隙固溶于晶界和树枝晶间界，随后冷却时以二次Mo3B2的形式析出，而以一次Mo3B2的形式在铸锭凝固过程中最后结晶的硼量不很多，因而，铸锭中心的等轴晶区中硼的含量不会太高。硼的第三个特点是在高温下的扩散系数很大，因而铸锭均匀化处理时，随着M3B2的溶解，间隙固溶态硼的数量急剧增加，硼明显地表现出从外层的细晶区向内层的柱状晶区进一步偏聚的倾向。 GH901合金真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析程度取决于铸锭表面细晶区的厚度和Mo在铸锭截面上分布的均匀程度。因而，真空感应熔炼铸锭中硼的宏观偏析程度主要取决于浇注温度、全熔后的保温温度和保温时间。而真空电弧重熔铸锭中硼的宏观偏析主要与熔池的大小和深度有关，因而主要取决于稳定熔炼电流的大小。 铸锭经变形，破碎铸态组织，获得均匀一致的再结晶组织后，由于消除了晶区结构密度差，可使硼在制件截面上的分布趋于均匀一致。     

轴承钢连铸坯偏析和致密度的分析

采用原位分析方法对轴承钢连铸大方坯不同部位的偏析和疏松进行了分析；将原位分析与低倍组织分析结合起来，完整地体现铸坯试样的成分分布和组织特征。轴承钢同一铸坯断面中部的C、Si、Mn元素偏析程度大于边部。轴承钢铸坯边缘部位致密度和均匀性都好于中心部位，即相应的柱状晶区致密度高于等轴晶区。     

渐变式电压、电流电渣重熔工艺分析

为了研究渐变式电压、电流电渣重熔工艺对铸锭组织性能的影响,以45号钢为试验原料,采用低倍腐蚀、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸力学试验等手段,对比了传统电渣工艺与参数渐变工艺对铸锭凝固组织及性能的差异。结果发现,重熔阶段先逐步降低过程电压,待电压降到一定值后,再逐步降低电流,直至结束熔炼,可以减小铸锭柱状晶组织与铸锭轴线的夹角,使铸锭组织倾向于定向凝固,提高铸锭轴线方向的抗拉强度。此外,通过该工艺获得的凝固组织中铁素体量降低,珠光体中层片结构得到明显细化。     

防止铸锭形成粗晶组织的途径

一、前言铝合金在直接水冷连续铸造时,铸锭有形成粗晶组织的倾向。粗晶是一种组织缺陷,因为它使铸锭的裂纹倾向增加,降低铸锭加工过程的工艺塑性,影响加工制品的组织均匀性和机械性能。本文所指的粗晶组织,包括粗大等轴晶、柱状晶和羽毛晶。等轴晶是铸锭的正常组织,但当其发育过大时,晶界上通常集聚有气体和非金属夹杂物,因此导至晶间裂纹。试验证明,Al—Mg—Si—Cu系LD5合金铸锭为粗大等轴晶时,其固液区的相对伸长率不足0.1％,而细晶组织时的伸长率可高出一     

电磁搅拌对中碳钢碳偏析的影响研究

依据320 mm×425 mm断面中碳钢大方坯的试验数据,研究不同电磁搅拌工艺参数对连铸坯碳偏析的影响,探讨在不同工况下碳偏析的形成机理。结果表明,同时使用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌与末端电磁搅拌上移,等轴晶率是未使用电磁搅拌的2. 46倍,而且能够改善铸坯柱状晶与等轴晶间过渡区域的正偏析和中心区域负偏析;只使用末端电磁搅拌,等轴晶率是未使用末端电磁搅拌的1. 27倍,而对于铸坯柱状晶与等轴晶间过渡区域的正偏析和中心区域负偏析,并不一定总能起到改善作用,有时甚至会加剧偏析程度;末端电磁搅拌的工艺参数和位置对中心区域负偏析有影响。     

VAR熔炼纯锆铸锭表面质量控制研究

以实际生产中遇到的纯锆铸锭表面夹层、结疤及冷隔缺陷为出发点,通过数值模拟和工业生产实验相结合的研究方法,确定了较佳的纯锆铸锭真空自耗电弧熔炼(VAR)工艺,明显改善了铸锭的表面质量。研究发现：各熔炼参数主要通过影响熔池形状和坩埚壁附近的熔体温度对铸锭表面质量产生影响;增大熔炼电流可以同时改善熔池到边情况和增加坩埚壁附近熔体的温度;增大稳弧电流和稳弧周期可以促进高温熔体向坩埚壁的运动,使熔池更加饱满,从而提高纯锆铸锭的表面质量。     

磁致振荡对65Mn钢铸锭内部组织的影响

在中试工厂对65Mn钢在其浇铸过程中进行了磁致振荡处理,分析了磁致振荡对65Mn钢铸锭等轴晶率和晶粒尺寸的影响。结果表明:通过脉冲磁致振荡处理,65Mn钢铸锭的柱状晶数量显著减少,晶粒尺寸显著变小;等轴晶率从17%提高到50%以上,晶粒尺寸细化2倍以上。     

电渣重熔GH984G定向凝固组织CAFE法模拟

 电渣重熔凝固组织的控制直接关系到高温合金的品质与实际生产应用。针对电渣重熔GH984G的定向凝固过程,同时考虑传热和溶质扩散,基于CAFE法与C语言结合,建立了三维电渣重熔凝固过程组织演变的CAFE模型,并对凝固过程温度场和凝固组织演变进行模拟预测。结果表明,铸锭温度场和熔池深度都是首先为较浅平状态,然后不断加深至最后稳定;在电极熔化初始,金属熔池浅平,枝晶生长方向是竖直向上,之后金属熔池不断加深,底部竖直向上的柱状晶方向变为斜向上约26°。同时在铸锭的中心线上出现了等轴晶,等轴晶形核长大后与柱状晶镶嵌生长。此外,随着电极熔速变大,渣金界面上涨速度也随之变大,且熔池深度相应变宽变深。模拟结果与试验结果基本吻合,从而验证了模型与形核参数的适用性。     

20MnCr5齿轮钢连铸坯中硫化物三维形貌的解析

20MnCr5齿轮钢具有良好的疲劳和易切削性能匹配,钢中硫化物形态与分布是影响材料性能的重要因素。为了探究20MnCr5齿轮钢连铸坯中硫化物的三维形貌及分布规律,采用金相显微镜、扫描电镜以及三维腐刻技术对连铸坯进行了分析。结果表明:20MnCr5连铸坯中硫化物主要类型为MnS、MnS+Al₂O₃复合夹杂物,铸坯中硫化物尺寸由边部激冷层到中心等轴晶区呈先增大后减小的趋势。激冷层中硫化物三维形态主要为椭球状和长条状,各占一半左右;在柱状晶区末端椭球状减小到不足10%,长条状和不规则状占比分别为55%和35%,并开始出现少量八面体状;中心等轴晶区硫化物不规则状占比增大到60%,长条状占比减小到约30%,八面体状约占10%,椭球状占比减小到不足5%。在连铸坯不同区域主要的硫化物三维形态不同,激冷层为椭球状和长条状,柱状晶区为长条状,等轴晶区为不规则状。     

国内外2205双相钢连铸坯凝固组织及碳偏析分析

以国内外两家先进不锈钢生产企业的2205双相不锈钢连铸方坯为研究对象,对比分析了其相应的凝固组织特征和宏观碳偏析分布。研究发现,国外2205连铸坯凝固组织柱状晶较为发达,柱状晶比例为76%,宏观碳偏析总体较低;而国内2205连铸坯等轴晶占主要部分,等轴晶比例为58%,存在严重的中心碳偏析。通过进一步对比国外样品柱状晶区和等轴晶区的致密度得出,柱状晶区平均致密度为0.89,高于等轴晶的0.84,高致密度的凝固组织对降低宏观偏析有利。因此,为了获得较为均匀的连铸坯成分和较低的宏观偏析度,合理的柱状晶和等轴晶比例非常重要。     

20MnCr5齿轮钢连铸坯中硫化物三维形貌的解析

20MnCr5齿轮钢具有良好的疲劳和易切削性能匹配,钢中硫化物形态与分布是影响材料性能的重要因素。为了探究20MnCr5齿轮钢连铸坯中硫化物的三维形貌及分布规律,采用金相显微镜、扫描电镜以及三维腐刻技术对连铸坯进行了分析。结果表明:20MnCr5连铸坯中硫化物主要类型为MnS、MnS+Al₂O₃复合夹杂物,铸坯中硫化物尺寸由边部激冷层到中心等轴晶区呈先增大后减小的趋势。激冷层中硫化物三维形态主要为椭球状和长条状,各占一半左右;在柱状晶区末端椭球状减小到不足10%,长条状和不规则状占比分别为55%和35%,并开始出现少量八面体状;中心等轴晶区硫化物不规则状占比增大到60%,长条状占比减小到约30%,八面体状约占10%,椭球状占比减小到不足5%。在连铸坯不同区域主要的硫化物三维形态不同,激冷层为椭球状和长条状,柱状晶区为长条状,等轴晶区为不规则状。     

铝铜合金中行波磁场频率的作用规律研究

以铝铜合金作为实验材料,开展了行波磁场频率对铸锭组织及成分的作用规律研究。结果表明:当磁场的频率为20 Hz时,铸锭除了边部和底部有极少量的细小枝晶组织外,其余的均为均匀细小的等轴晶组织。铸锭的微观晶粒组织基本上为细小均匀的不规则球形组织。同时,20 Hz的行波磁场有效地抑制铸锭集中缩孔现象的产生,改善了铸锭的铸造质量。研究证实,行波磁场频率越高,合金元素在铸锭轴向上的分布越不均匀。     

双辊连铸不锈钢薄带凝固组织特点

 通过金相观察分析了同径双辊薄带连铸机上生产的奥氏体不锈钢薄带的凝固组织,结果表明：铸带凝固组织包括2个柱状晶区和1个等轴晶区,其等轴晶呈近球形或蔷薇形。与传统连铸板坯相比,其柱状晶区一次及二次枝晶的间距较小,等轴晶粒内部为非枝晶结构,其尺寸大约是连铸坯等轴晶的1/10,凝固组织更致密。