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連鑄坯的偏析(三)微觀偏析
  發(fā)布時(shí)間:2014年08月20日 點(diǎn)擊數(shù):

  鋼在結(jié)晶時(shí),行結(jié)晶的枝干較為純凈,碳濃度較低,而遲結(jié)晶的枝間誤取分碳元素較高,其它元素如硫、磷在枝干和枝間的偏析情況大體與碳相仿,所不同的是碳的擴(kuò)散系數(shù)較大,如果鋼在結(jié)晶后于較高溫度經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的停留,碳在枝晶范圍內(nèi)的擴(kuò)散均勻化比較容易達(dá)到,而硫、磷的擴(kuò)散均勻化則比較困難,因此會(huì)形成枝晶的微觀偏析。枝晶是用一次枝晶臂間距λ1和二次枝晶臂間距λ2來描述,并且二次枝晶臂間距與微觀偏析有著密切的關(guān)系。在凝固期間,傾向于二次枝晶臂間距增加,即所謂的:二次枝晶的重熔,在枝晶間枝晶根部溶解或聚合。二次枝晶臂間距λ2可以計(jì)算出滲透率K。滲透率的性質(zhì)與糊狀區(qū)枝晶間液體的粘性有關(guān),與中心偏析的形成有很大關(guān)系。較高的滲透率易產(chǎn)生嚴(yán)重的中心偏析。
  鋼中的溶質(zhì)元素微觀偏析對(duì)鋼材的機(jī)械性能有明顯的危害,但微觀偏析可以采用長(zhǎng)時(shí)間的擴(kuò)散退火等方法來消除或減輕。凝固過程中影響微觀偏析的因素主要為:
 ?。?)冷卻速率(凝固時(shí)間):樹枝晶間距是凝固時(shí)間和冷卻速度的函數(shù),它們對(duì)樹枝晶間距有直接的影響。因此細(xì)化二次樹晶間距可以大大的減輕微觀偏析??s短凝固時(shí)間或者是加快冷卻速率,不給溶質(zhì)有足夠的時(shí)間來析出,樹枝晶間距變小,因而減輕了鑄坯的樹枝偏析。
  另外,二次枝晶間距越大,就越難用熱處理(擴(kuò)散退火)來消除樹枝晶偏析。在某一溫度下合金成分均勻化的時(shí)間是與二次枝晶間距的平方成比例的。因此,增加冷卻速率、細(xì)化樹枝晶是減少枝晶微觀偏析的有效方法。
 ?。?)溶質(zhì)元素的偏析傾向:一種元素的偏析傾向可以用該元素在固相和液相中最大濃度比值k來確定。k值越小,則先結(jié)晶和后結(jié)晶的固相中溶質(zhì)成分差別就越大,偏析也就越嚴(yán)重。事實(shí)上,鋼中溶質(zhì)元素的k值還決定于第三元素的存在。幾乎所有的合金元素都會(huì)在鋼中形成偏析。
 ?。?)溶質(zhì)元素在固相中擴(kuò)散的速率。碳在鋼中是強(qiáng)偏析元素,但是碳在鋼中的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)高于其它合金元素,所以在鑄坯冷卻過程中能夠較均勻地分布。除了碳以外,其它元素,如硫、磷,在鋼中的擴(kuò)散速率相對(duì)較小,所以鑄坯微觀結(jié)構(gòu)中這些元素存在分布的不均勻性。這種不均勻性分布是必然的,通過合理的工藝參數(shù),這種不均勻性在冷卻過程中會(huì)有所減輕,但無(wú)法完全消除。
 

                    ——本文摘自文獻(xiàn)綜述
 

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