热力学和动力学在钢铁工业中的应用

摘要

以热力学和动力学设计生产了几种先进钢材。在获得国产塑料模具钢与进口同类材料的力学性能基础数据后，又进行了金相分析和切削加工性能的对比试验，由此认为钢中存在较多夹杂物（氧化铝）是国产塑模钢质量低于进口材料的原因。以Gaye 模型计算了在恒定铝含量条件下钢液中析出氧化铝时的锰、硅元素含量，重新设计了模具钢成份。依计算成份重新冶炼的模具钢中夹杂物含量与进口材料接近，但前者切削加工性能仍低于后者。经检验发现国产钢中存有碳化物析出条带。经计算确定此种碳化物为M7C3，其溶解温度为1176℃。将国产钢加热至1200℃扩散退火以消除碳化物，退火后国产塑料模具钢切削性能达到或超过进口钢。评估了国际上数种相变塑性钢成份的优缺点，计算了造成水口堵塞时的最低铝含量为0.5%。为避免冶炼生产时出现问题，提出生产以磷代硅无铝相变塑性钢。根据联立的热力学偏聚方程式算出钢中会出现磷的偏聚从而导致晶界脆，但动力学计算证明，在短的工艺时间内偏聚不会发生。计算了该钢的渗碳体析出的最低冷却速度。以偏平衡与平衡两种方法的中间值计算了最佳的贝氏体转变温度。依上述计算结果在连退线上生产了无冷脆易于生产的新型相变塑性钢。通过实验测出双相不锈钢经不同时效处理后的铁素体体积百分数及其变化规律，以DICTRA软件计算的结果与实验值吻合很好，证明该计算方法有实际价值。