凝固理论的发展概论.pptVIP

4.钢液结晶与凝固结构河北联合大学冶金与能源学院*包括：1液固相变的热力学(thermodynamics)特点2均质形核（core）3非均质形核4晶核长大5树枝晶(branchcrystal)凝固6凝固结构和凝固结构的控制。75.钢水凝固传热(transferofheat)01包括:02钢液凝固热平衡(equilibrium)03铸坯传热机构04传热与凝固定律(law)05传热方程在钢水凝固的应用（二冷配水等）。6.凝固过程的偏析河北联合大学冶金与能源学院*包括:凝固显微偏析:结晶的不平衡性、凝固过程溶质(solute)再分配、凝固显微偏析和影响显微偏析因素凝固宏观偏析:凝固产品的宏观偏析、凝固过程液体流动、宏观偏析溶质分配方程、钢锭锥形偏析、连铸坯中心偏析和宏观偏析的控制。7.凝固坯壳应力(stress)河北联合大学冶金与能源学院*包括:钢的高温力学(mechanics)行为:钢的高温延性和钢高温力学行为定律凝固坯壳的应力:鼓肚力、弯曲或矫直力、热应力、意外机械力、坯壳与结晶器摩擦力和相变应力。8.凝固收缩(shrink)河北联合大学冶金与能源学院*01020304凝固过程体积(volume)变化缩孔(shrinkhole)的形成收缩与裂纹(crack)。包括:9.铸坯中的气体和夹杂河北联合大学冶金与能源学院*1243包括:镇静钢凝固过程气体的析出(separateout)沸腾钢凝固过程气体的析出凝固过程中新相(phase)生成、钢锭中夹杂物和连铸坯夹杂物。123410．保护渣(mouldflux)河北联合大学冶金与能源学院*连铸保护渣成分设计连铸保护渣物理化学特性连铸保护渣在结晶器中的行为连铸保护渣与连铸坯表面质量高速连铸保护渣的研制及应用。第十一节凝固理论的应用【应用一】细化金属铸件晶粒细化晶粒的好处：提高强度、硬度、塑性和韧性。工业上将通过细化晶粒来提高材料强度的方法称为细晶强化。[细化铸件晶粒的基本途径]:形成足够多的晶核，使它们在尚未显著长大时便相互接触，完成结晶过程。大的形核率以保证单位时间、单位体积液体中形成更多的晶核;小的长大线速度以保证有更长的形核时间。【措施1】提高过冷度过冷度增加，形核率N与长大线速度G均增加，但形核率增加速度高于长大线速度增加的速度，因此，增加过冷度可以使铸件的晶粒细化。在工业上增加过冷度是通过提高冷却速度来实现的。采用导热性好的金属模代替砂模；在模外加强制冷却；在砂模里加冷铁以及采用低温慢速浇铸等都是有效的方法；加大冷却水量，即提高比水量和结晶器通水量。【措施2】变质处理外来杂质能增加金属的形核率并阻碍晶核的生长。如果在浇注前向液态金属中加入某些难熔的固体粒，会显著地增加晶核数量，使晶粒细化。这种方法称为变质处理，加入的难熔杂质叫变质剂。变质处理是目前工业生产中广泛应用的方法。如：往铝和铝合金中加入锆和钛；往钢液中加入钛、锆、钒；往铸铁铁水中加入Si—Ca合金都能达到细化晶粒的目的。图Al-Mg合金变质处理前后的对照【措施3】微合金化细化方法河北联合大学冶金与能源学院*在[C%]低时改善钢的强度、韧性和延性的关键在于通过奥氏体转变所产生的铁素体晶粒的细化。01通过单独或者复合添加微量合金化元素Al、Nb、V或者Ti可以达到奥氏体晶粒细化从而铁素体晶粒也细化的效果。02根据钢的固溶处理情况,Nb能够起到晶粒细化剂或者析出强化剂的作用,在较低的固溶温度(小于1000℃)下大部分Nb不固溶,而那些脱离溶体的Nb的碳氮化物质点则将对晶界的移动起阻碍作用,从而获得细晶粒。03一般对微合金钢的界定是:钢中加入[Ni%]+[V%]+[Ti%]0.15%。有人将化合物(TiC、VN、TiN等)热压入w(C)=0.1%的钢中,发现这些化合物都有促进铁素体形核的作用。123654钉扎作用是传统的合金化细化晶粒方法中起作用的机制,但对低碳钢的超细晶粒化,促进形核机制可能起着主导作用。加入钢中的合金化元素,若形成第二相,则可能对晶粒长大起钉扎作用。其中,VN最为有效。河北联合大学冶金与能源学院*单纯的合金化超细化技术对钢铁材料组织的细化作用有较大的局限性,它往往是结合一定的热处理工艺进行综合超细化,这样才能得到较好的效果。对C-Mn和C-Mn-Nb钢的对比实验表明,在轧制快速冷却时的大形变加工热处理下,加工温度为530℃的C-Mn钢和加Nb钢