宏观偏析

摘要： 胀断连杆是汽车精密传动用高端产品,需具高强高韧和裂解加工脆性解理断裂特性.?连铸化生产高碳易切削胀断连杆用微合金非调质钢是当前的发展方向.?基于大方坯连铸生产典型工艺及其铸态组织、成分均匀性分析,研究了胀断连杆加工过程常见断口形貌不合的钢坯遗传性因素.?以常用德系C70S6钢为例,采用250?mm×280?mm断面弧形连铸机,解析其在一定结晶器电磁搅拌条件下所浇铸大方坯的铸态低倍结构和枝晶形貌,并分析其不同晶区的成分分布特点.?结果表明,当前连铸条件下大方坯中心缩孔和后续热轧棒材探伤合格率可控,但铸坯初凝坯壳凝固前沿发生明显的C、S负偏析白亮带区及其柱状晶偏转现象.?金相试样图像分析和相场法凝固模拟表明,铸坯中柱状晶具有逆流生长特征,其偏转角是一次枝晶尖端向旋流方向逆向生长的结果.?自铸坯角部至宽、窄面中心,实测柱状晶区的一次枝晶偏转角约在?7°到27°之间.?利用X射线能谱分析(EDS)进一步检测了钢中主要合金元素Si、Mn、Mo在铸坯不同晶区的分布,揭示了其铸态偏析特征与差异性.?据此,探讨了这种铸态组织和成分偏析对后续热轧棒材和连杆成品组织的遗传性,以及对其胀断加工断口不合的影响,可为源头铸态质量的控制提供依据.

摘要： 采用数值模拟计算方法并结合实验研究了MAR-M247镍基高温合金高温透平叶片异常组织形成机理。结果表明:异常组织是由宏观偏析导致;形成封闭孤岛,无液体对流交换,冷却速率慢是形成宏观偏析的充分条件;形成封闭式温度梯度,且温度梯度变化大,凝固方式发生改变是形成宏观偏析的必要条件。通过优化浇注系统消除了宏观偏析。

摘要： 试验选取协同脉冲CMT焊接工艺进行6082-T6铝合金薄板拼焊,利用电流电压采集系统对焊接电流进行实时采集,并采用金相显微镜(0M)和扫描电子显微镜(SEM)观察焊缝表面的微观组织和腐蚀形貌,以此研究6082-T6铝合金协同脉冲CMT焊缝表面宏观偏析与焊接电流波形特征之间的本质联系,并分析其对焊缝表面耐蚀性的影响。研究结果表明:协同脉冲CMT焊接工艺高频脉冲阶段与CMT阶段平均电流的巨大差异使得两个阶段焊丝填充量不同,焊缝形成明显的鱼鱗纹,且因焊丝填充量不同,鱼鱗纹凹陷处镁含量显著增加,析出更多的Mg_(2)Si相,严重恶化了该区域的耐蚀性,导致焊缝表面耐蚀性呈现局部区域恶化的现象。

摘要： 宏观偏析是金属凝固过程中产生的不可避免的缺陷,且难以通过热处理消除,会导致金属制品不同部位的组织和力学性能有差异。因凝固时间长且熔体流动复杂,大型铸锭的宏观偏析尤为严重。A型偏析的形成主要与夹杂物上浮有关,而V型偏析的形成机制较为复杂,普遍认为形成于铸锭凝固的后期。连铸过程中采用脉冲磁致振荡技术可大大减轻大型铸锭的宏观偏析。研究铸锭宏观偏析的主要方法有铸锭解剖、实验室模拟和数值模拟等。因大型铸锭宏观偏析的试验研究极为困难,数值模拟已成为重要的研究手段。现有的模拟大型铸锭宏观偏析形成的数学模型有枝晶模型、两相和多相模型、连续介质模型、体积平均模型及多尺度多相模型等,但宏观偏析形成的数值模拟仍有很多问题有待解决,如关于A型和V型偏析的形成机制尚无定论,宏观偏析形成的数值模拟需要的参数匮乏,需要建立模型数据库等。

摘要： 某500 kV变电站高压六氟化硫断路器导气管接头开裂导致泄压故障,采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试、金相检验、氨熏试验、扫描电镜和能谱分析等方法,对断路器导气管接头开裂的原因进行了分析。结果表明:导气管接头的显微组织异常,铅元素的宏观偏析,加工、热处理和安装过程产生的内应力以及腐蚀介质的存在,导致接头因应力腐蚀而开裂失效。

摘要： 在利用真空自耗电弧炉(VAR)熔炼钛及钛合金铸锭时,因VAR熔炼本身特点,铸锭规格大型化后会出现合金元素控制困难、宏观偏析等问题,对产品质量造成严重影响。通过对成品直径为1040 mm的TA2铸锭中Fe元素、TA10铸锭中Ni元素成分进行分析,设计实验探究搅拌磁场对元素宏观偏析的影响。实验通过改变熔炼时的电磁搅拌方式,探究搅拌磁场对Fe、Ni元素宏观偏析的影响。结果表明两次熔炼都使用交流搅拌磁场的铸锭其偏析程度远远小于一次直流搅拌、二次交流搅拌的铸锭,头底Fe元素偏析率降低到6.25%。头底Ni元素偏析率降低到6.41%。经过分析,主要原因是因为搅拌磁场会影响熔池深度及金属凝固时的结晶,减弱Fe、Ni元素在钛熔液里凝固时因溶质再分配造成的结晶浓度偏差。

摘要： 针对某钢厂直径8mm与6mm盘螺的力学性能不稳定的问题,通过化学成分分析,断口金相组织分析和夹杂物分析进行研究.研究结果表明,钢基体中存在大量魏氏组织和贝氏体组织、脱氧环节产生的镁铝复合夹杂物以及化学成分的宏观偏析是影响盘螺的最大力总伸长率的主要原因.

摘要： 以马氏体不锈钢热轧板材生产的刀具为研究对象,采用体视显微镜观察了线状缺陷的宏观形貌,采用光学显微镜对刀面正常区域和缺陷区域的金相组织进行了对比,并借助扫描电镜观察了异常物质的微观形貌,用能谱分析仪测定了其成分,从而确定了该缺陷产生的原因是钢液在凝固过程中由于碳和铬原子的微观偏析和宏观偏析,导致局部溶质浓度达到了共晶条件,最终以共晶的方式形成液析碳化物(即一次碳化物).由于液析碳化物与基体的硬度差别极大,在刀具磨削的过程中产生了棱状“凸起”,宏观表现为线状缺陷.

摘要： 基于国内某厂齿轮钢小方坯连铸生产过程,利用ProCAST软件建立移动切片模型,能够高效模拟连铸过程中的宏观偏析,模型分别模拟研究了不同过热度、二冷水量和拉坯速度等对宏观偏析的影响.模拟结果与碳偏析检测结果吻合良好,验证了移动切片模型模拟连铸坯宏观偏析的准确性.由于溶质浮力的影响,内弧侧的宏观偏析强于外弧侧.随着过热度的增加,铸坯中心碳偏析度从1.06增加至1.15.过热度控制在25°C范围内,可以保证铸坯的宏观碳偏析度控制在1.10范围内.随着连铸二冷水量的增加,铸坯中心偏析改善程度较小,铸坯中心碳偏析度从1.16降低至1.13.随着拉坯速度的增加,铸坯中心偏析呈现加重的趋势,铸坯中心碳偏析度由1.14增加至1.21,拉坯速度控制在1.4 m·min-1范围内,可保证铸坯中心碳偏析度低于1.15.

摘要： 利用热模拟装置进行了不同过热度及结晶器电磁搅拌(mould electromagnetic stirring,M-EMS)参数下GCr15轴承钢的连铸试验,以研究过热度及M?EMS耦合作用对铸锭凝固组织和偏析的影响.结果表明:随着过热度的降低及搅拌电流的增大,铸锭的等轴晶率(EGR)提高,混晶率(MGR)降低.弱电磁搅拌及低过热度时,铸锭中心碳偏析严重.随着过热度的提高及搅拌电流的增大,碳元素的最大偏析比及偏析比极差均先减小后增大.根据试验结果,GCr15轴承钢最优的电磁连铸工艺参数为:过热度44°C,电磁搅拌电流和频率分别为300 A和5 Hz.

摘要： 宏观偏析水平是衡量矩形坯铸坯质量的重要指标,宏观偏析分为中心偏析和中间偏析.基于本钢矩形坯铸机生产实践,进行了大量试验,总结了轻压下等因素对于铸坯宏观偏析的影响规律:轻压下对于改善铸坯的中心偏析具有明显的作用,但与总压下量的大小没有显著线性对应关系;铸坯二次冷却越强,中心偏析越大;一定范围内,结晶器电搅电流的增加有助于改善铸坯中心偏析.轻压下对降低铸坯的中间偏析改善效果不明显.降低结晶器电磁搅拌电流,可以缩小铸坯中间碳偏析指数范围,改善铸坯的中间偏析.经工艺调整后,本钢矩形坯的中心偏析及中间偏析得到很大改善.

摘要： 研究了宝钢大方坯连铸在实际生产条件下不同钢水过热度和二冷比水量对中碳微合金钢(0.4％C-0.26 ％Si-0.72％Mn-0.05 ％V-0.02％S)宏观偏析的影响.结果表明:过热度37°C时,低倍中心疏松1.0～1.5级,横断面碳偏析指数(C/C0)0.98～1.06,碳含量极差0.03％;过热度9°C时,一般疏松1.5～2.0级,碳偏析指数0.94～1.09,碳极差0.06％.硫与碳的偏析规律类似.高过热度时,增加二冷比水量低倍一般疏松级别增加.采用高过热度、弱二冷比水量更有利于中碳微合金钢横断面内成分均匀性的改善,可以满足汽车曲轴用钢质量要求.

摘要： 铸件的最终凝固组织对其机械性能影响很大，宏观偏析是连续铸锭和铸件中常见的组织缺陷，引起宏观偏析的主要原因是枝晶生长时的溶质再分配以及凝固过程中熔体内的自然对流的综合作用。迄今为止，用于预测宏观偏析的数值方法有连续性模型和休积平均模型，其中连续性模型属于完全的宏观场方法，不考虑微观组织形成:体积平均模型把微观组织形成的数量转化为网格上的平均量参与到宏观场的计算中去，不考虑微观组织形成的具体形态，因此本质上属于宏观方法。围绕宏观偏析的宏/微观耦合计算问题中微观组织模型的选取,从元胞尺度为介观(100μm×100μm)和微观(10μm×10μm)两个尺度,以Al-4.7wt％Cu合金铸锭为例,分别从1)能否计算出CET过程;2)能否计算出二次枝晶;3)能否较准确地计算出溶质分布:4)计算效率等四个方面对元胞自动机(CA)模型中的KGT模型和溶质扩散性模型进行了对比计算,发现,只有溶质扩散性模型才是可选模型,但其计算效率仍待提高.

摘要： 电磁搅拌是对金属凝固过程进行控制的一种有效手段，在钢的连铸工艺中已得到广泛的应用。通过模拟钢连铸金属凝固的条件，以低熔点合金为研究对象，分析了螺旋磁场对凝固组织的影响。发现螺旋磁场能够消除宏观偏析、碎断枝晶和细化凝固组织。同时,对比研究了不同磁场方式对凝固组织的影响，在相同电磁搅拌参数下，螺旋磁场比旋转磁场更能减小铸锭上下部成分之间的差异、细化晶粒，对促进铸锭成分均匀化有更好的效果；螺旋磁场电磁力分布更有利于形成较大区域的均匀搅拌，对形成等轴晶有明显的促进作用，且晶粒排列的方向性比旋转磁场处理下的更小,即各向同性效果更好。

摘要： 本文将首先介绍在电阻和感应加热定向凝固系统中对Fe-Ni包晶合金进行系统的试验并得到了丰富的组织形态，而后利用纯扩散模型、强对流Scheil方程和中等对流的溶质边界层对流模型分别计算和讨论了Fe-Ni包品合金在两种不同对流强度下定向凝固过程中的带状组织及宏观偏析的形成规律。

摘要： 根据消除Al-9%Gr轴瓦合金宏观偏析的思想和措施;通过采用电磁-机械复合搅拌装置制备Al-9%Gr半同态浆料,确定了石墨的偏析与半固态浆料固相率之间的关系,并且得到了消除石墨颗粒宏观偏析的技术条件。研究结果表明,随着Al-9%Gr半固态浆料固相率增大,石墨的宏观偏析程度逐渐减小,并且当半固态固相率大于30%时,消除了宏观偏析。

摘要： 本文研究了C3604铜合金在有无电磁搅拌下水平连铸得到的铸坯横截面宏观组织、微观组织形貌及合金元素Pb的分布.试验结果表明,在C3604铜合金水平连铸的过程中施加电磁搅拌能有效地细化晶粒并影响Pb元素在横截面上的分布,并且电磁搅拌有效地抑制了在常规水平连铸过程中出现的铸坯横截面上中下部位组织分布不均匀的现象.表现在:铸坯横截面的凝固组织由上方主要为细小柱状晶、下方为粗大柱状晶变为均为细小的等轴晶,铸锭上部凝固滞后的现象消除;合金元素Pb的宏观偏析得到抑制,并且电流为35Hz、100A的组织优于其他组织.

摘要： 偏晶合金又称难混溶合金,其特点是在二元相图中存在一个液相不混溶.Al-Bi等偏晶合金在轴瓦材料方面得到了广泛的应用.本文研究了纳米级TiO2对难混溶合金Al-20％Bi凝固组织的影响.实验结果表明，纳米级TiO2的加入使Al-20%Bi合金均匀的分散，无宏观偏析。

摘要： 本文研究了铅黄铜在无磁场、低频交变电磁场下水平连铸得到的铸坯横截面宏观组织、微观组织形貌及合金元素Pb的分布，并对其机理进行了分析。试验结果表明，在铅黄铜水平连铸的过程中施加低频交变电磁场能有效地细化晶粒及影响舍金元素在横截面上的分布，并且电磁场有效地抑制了在常规水平连铸过程中出现的铸坯横截面上中下部位组织分布不均匀的现象。表现在：铸坯横截面的凝固组织由上方主要为细小柱状晶、下方为粗大柱状晶变为均为细小的等轴晶，铸锭上部凝固滞后的现象消除：合金元素Pb的宏观偏析得到抑制，并且电流为30Hz、1OOA的组织优于30Hz、80A的组织。

摘要： 本文对234吨2.25Cr-1Mo-0.25V钢锭进行了解剖，采用低倍检测方法研究了大型钢锭内部凝固组织的结晶特点和分布状况，获得了宏观疏松及元素偏析的分布规律。结果表明，在当前工艺条件下，钢锭凝固组织以柱状晶为主，钢水在钢锭模内凝固良好，仅存在一条细长的疏松带，无二次缩孔，C元素分布存在正偏析区和负偏析区，无A偏析区。

摘要： 本发明是一种低成本和低宏观偏析倾向的大型等温锻模用高温合金，合金的成分及其质量百分比为：Cr含量为0.5～1.8％、Co含量为7～12％，W含量为14～18％，Mo含量为1.5～3％、Nb含量为0.5～2％，Al含量为5.5～6.5％，Ti含量为1～1.5％，C含量为0.001‑0.048％，B含量为0.01～0.03％，Zr含量为0.05～0.15％，其余为Ni；本发明所述的等温锻模用高温合金工艺性能好，不含贵重金属元素成本低，厚大截面宏观偏析倾向低，具有很高的力学性能和优良的抗局部氧化能力，是一种低成本低宏观偏析倾向的大尺寸涡轮盘用高性能等温锻模材料。

摘要： 本发明公开了一种改善含铌铁素体不锈钢板宏观偏析的方法，属于不锈钢生产制造领域。通过“连铸+热轧+冷轧”三个工序联合控制，在冶炼工序优化含铌铁素体不锈钢连铸坯的凝固过程，减轻铌元素的宏观偏析；通过控制热轧钢板的轧制及退火工艺，使铌元素在钢板中的分布进一步均匀；调整冷轧钢板的轧制及退火工艺，调控含铌铁素体不锈钢板的显微组织。本发明可显著改善含铌铁素体不锈钢中极易产生的铌元素宏观偏析的问题，所生产的含铌铁素体不锈钢板的晶粒度为6～8级，显微组织中无带状组织，具有良好的成形性能。

摘要： 本发明公开了一种方坯中心宏观偏析分析方法，属于冶金分析技术领域。该方法包括：在方坯连铸坯上以与中心纵截面呈夹角的垂直面进行取样、试样加工、低倍检验、钻削化学分析，本发明创造性地将与中心纵截面呈一定夹角的垂直切样方法应用到方坯连铸坯中心宏观偏析分析过程的制样方法中，能够减小因切样位置因素导致铸坯中心偏析分析结果的偏差，提高了铸坯中心偏析情况分析的准确率，为铸坯质量的监测或工艺的改进提供准确的参考信息。

摘要： 本发明公开了一种连铸坯宏观偏析预测方法，其特征是：包括以下步骤：第一步、建立连铸凝固宏观偏析模型，得到未考虑夹杂物析出时连铸坯内的溶质浓度分布及温度分布情况；第二步、引入夹杂物析出计算模型；根据夹杂物析出热力学理论及溶质质量守恒定律，计算获取夹杂物在铸坯内的析出分布情况，以及夹杂物析出对溶质的消耗量等；第三步、根据夹杂物析出后的溶质浓度，重新计算修正连铸宏观偏析模型计算所得的溶质浓度分布，最终预测获取考虑夹杂物析出的连铸坯内溶质宏观偏析分布。本发明的连铸坯宏观偏析预测方法具有成本更低，效率更高，能够更加准确地预测连铸坯中溶质宏观偏析分布情况；采用该预测结果能够用于优化连铸工艺、提高连铸坯质量。

摘要： 一种铜基铁系合金铸坯的宏观偏析分析方法，包括取样、试样加工、酸洗、低倍组织图获取、图像处理和偏析率分析等步骤。该方法利用低倍金相图像，以局部析出铁相面积为计量值，基于局部区域铁相组织面积比例变化，以及铁相枝晶的个数作为偏析程度考察因素，能够较为客观的获得铜铁合金内铁元素偏析程度，避免化学分析法因为取样点偏移引起偏析结果明显波动情况。由于铁相组织对性能影响更大，因此，本发明的铁相组织面积法得到的偏析程度更具有指导价值。

摘要： 本发明公开了一种铸锭中宏观偏析及析出夹杂物的预测模拟方法，包括以下步骤：获取金属材料和夹杂物的热物性参数；获取所述夹杂物的形核热力学条件；计算求解所述金属材料凝固时所需的质量、动量、能量、溶质传输；设置计算边界条件，初始化计算条件，开始循环，耦合求解所述金属材料的液相、等轴晶中固相、柱状晶相的质量、动量、能量、溶质传输，根据夹杂物热力学形核条判据，判断夹杂物的形核和生长，求解出所述夹杂物的尺寸和数量的分布域；更新所述热物性参数，判断收敛条件，根据判断结果决定是否重复迭代；直至铸锭凝固结束得到模拟结果。本发明适用于预测各种合金、不同吨位铸锭的宏观成分分布及夹杂物分布，对铸锭制备工艺优化具有参考作用。

摘要： 本发明是一种低成本和低宏观偏析倾向的大型等温锻模用高温合金，合金的成分及其质量百分比为：Cr含量为0.5～1.8％、Co含量为7～12％，W含量为14～18％，Mo含量为1.5～3％、Nb含量为0.5～2％，Al含量为5.5～6.5％，Ti含量为1～1.5％，C含量为0.001‑0.048％，B含量为0.01～0.03％，Zr含量为0.05～0.15％，其余为Ni；本发明所述的等温锻模用高温合金工艺性能好，不含贵重金属元素成本低，厚大截面宏观偏析倾向低，具有很高的力学性能和优良的抗局部氧化能力，是一种低成本低宏观偏析倾向的大尺寸涡轮盘用高性能等温锻模材料。

摘要： 本发明公开了一种改善含铌铁素体不锈钢板宏观偏析的方法，属于不锈钢生产制造领域。通过“连铸+热轧+冷轧”三个工序联合控制，在冶炼工序优化含铌铁素体不锈钢连铸坯的凝固过程，减轻铌元素的宏观偏析；通过控制热轧钢板的轧制及退火工艺，使铌元素在钢板中的分布进一步均匀；调整冷轧钢板的轧制及退火工艺，调控含铌铁素体不锈钢板的显微组织。本发明可显著改善含铌铁素体不锈钢中极易产生的铌元素宏观偏析的问题，所生产的含铌铁素体不锈钢板的晶粒度为6～8级，显微组织中无带状组织，具有良好的成形性能。

摘要： 本发明公开了一种方坯中心宏观偏析分析方法，属于冶金分析技术领域。该方法包括：在方坯连铸坯上以与中心纵截面呈夹角的垂直面进行取样、试样加工、低倍检验、钻削化学分析，本发明创造性地将与中心纵截面呈一定夹角的垂直切样方法应用到方坯连铸坯中心宏观偏析分析过程的制样方法中，能够减小因切样位置因素导致铸坯中心偏析分析结果的偏差，提高了铸坯中心偏析情况分析的准确率，为铸坯质量的监测或工艺的改进提供准确的参考信息。

摘要： 本发明公开一种改善铜锡合金微‑宏观偏析的方法，属于材料制备技术领域。将铜锡合金与铜铁或纯铁合金按一定比例混合、或直接将铜锡铁合金在中频感应加热炉内加热熔炼，在1250～1350°C范围内保温5～40min，待温度降到液相线以上20～100°C时进行精炼、除渣并静止0～10min，然后采用约束通道处理熔体，使其快速凝固得到铸锭或零件，也可以将熔体处理至固液区间得到半固态浆料，然后再成形零件，最后对铸锭或零件进行热处理，获得晶间偏析和逆偏析都得到改善的零件。该工艺流程短，方法简单，成本低，铸件性能优良，具有良好的应用前景。