冷却速率对40Cr钢凝固组织及偏析行为影响的研究

摘要

连铸中，钢的导热性影响着铸坯的凝固行为，铸坯的凝固组织结构及合金元素的分布行为又影响着钢的导热性。研究冷却速率对含铬钢凝固组织的影响，可以为进一步研究铸坯凝固组织与含铬钢导热性之间的关联性提供基础，为优化含铬钢的连铸冷却制度提供理论依据。
　　为此，本文通过热模拟实验及化学分析、能谱分析的方法，以40Cr钢为研究对象，研究冷却速率对40Cr钢凝固行为的影响，分析冷却速率对40Cr钢凝固组织、晶粒尺寸、Cr元素宏观偏析、显微偏析行为的影响。论文主要结论如下:
　　(1)不吹氩冷却控制条件下，40Cr钢样为全等轴晶凝固组织结构，其中钢样边缘和上部有较多的细小等轴晶;吹氩强冷条件下，钢样凝固组织出现粗大的类柱状晶结构，随吹氩强度的进一步增大，铸坯内的缩孔缺陷显著增大，凝固组织有向典型三层凝固组织转变的趋势。
　　(2)随钢液起始冷却控制温度的提高，40Cr试样的凝固组织存在粗化行为，晶粒尺寸增大。
　　(3)本文实验条件下，在40Cr钢样晶界边缘及晶内出现珠光体偏聚现象。
　　(4)在全等轴晶凝固组织结构中，40Cr钢试样从表层到中心，没有出现典型三层凝固组织中的表层合金元素含量低、中心成分高的现象。
　　(5)实验中未吹氩条件下，随钢样所受到的冷却强度逐渐增大，试样表层Cr元素在晶界晶内显微偏析度降低，试样中间、中心显微偏析度变化不显著。当钢样进行吹氩后，随冷却强度增大，试样的表层、中间、中心显微偏析度均增大。
　　(6)钢液起始冷却控制温度对铬元素的显微偏析度有影响，在钢液起始冷却控制温度为1550℃时，钢样1/2高度处横断面上Cr元素在晶界晶内显微偏析度略比1560℃、1570℃大。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1 连铸技术的发展

1．2 连铸坯的偏析

1．2．1 偏析的定义

1．2．2 微观偏析的研究现状

1．2．3 晶界偏析的形成机理

1．3 偏析的影响因素

1．3．1 冷却速度对偏析的影响

1．3．2 凝固组织对偏析的影响

1．3．3 形变温度对偏析的影响

1．3．4 时效对偏析的影响

1．4 铬含量对连铸坯凝固的影响

1．4．1 含铬钢凝固时的微观偏析、共晶组织及行为特性

1．4．2 铬含量对铁水凝固点和流动性的影响

1．4．3 Cr含量对合金性能及组织的影响

1．5 本文研究目的及意义

第2章 40Cr钢凝固实验原理及方法

2．1 实验钢种

2．2 实验设备

2．3 实验研究方案

2．4 实验方法及步骤

2．4．1 实验方法

2．4．2 实验步骤

第3章 40Cr钢凝固组织的影响因素

3．1 不同控温条件下炉膛内实际冷却速率

3．2 冷却速率对40Cr钢凝固组织的影响

3．2．1 典型冷却条件下40Cr钢的凝固组织

3．2．2 不同冷却速率对40Cr钢凝固组织的影响

3．3 钢液开始冷却控制温度对40Cr钢凝固组织的影响

3．4 40Cr钢晶界、晶内珠光体的分布行为

3．4．1 典型的40Cr钢晶界、晶内碳含量的分布

3．4．2 冷却速率对40Cr钢晶界、晶内珠光体分布行为的影响

3．5 本章小结

第4章 40Cr钢凝固过程中Cr元素偏析行为的研究

4．1 40Cr钢样中Cr元素的宏观偏析行为

4．2 冷却速率对40Cr钢样显微偏析的影响

4．2．1 冷却速率对40Cr钢样表层显微偏析的影响

4．2．2 冷却速率对40Cr钢样中间凝固组织显微偏析的影响

4．2．3 冷却速率对40Cr钢样中心显微偏析的影响

4．2．4 冷却速率对Cr元素最大显微偏析差的影响

4．3 钢液开始冷却温度对40Cr钢样显微偏析的影响

4．4 本章小结

第5章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目