耦合热力学相变路径预测Fe-C包晶合金宏观偏析

作者：冯苗苗; 张红伟^*; 邵景霞; 李铁; 雷洪; 王强

来源：金属学报, 2021, 57(08): 1057-1072.

• Fe-0.1%C合金
• 宏观偏析
• 热力学相变路径
• 多固相
• 线性插值

针对Fe-0.1%C (质量分数)包晶合金冷却过程中多固相共存及界面分配系数实时变化的情况,由杠杆定律结合热力学平衡计算(LR-TEC)获得合金由液相冷却至室温的相变路径,制成相变路径数据表,由成分与热焓线性插值获得相应温度、相质量分数、相成分和相焓,以及凝固潜热释放量和比热容随多固相析出以及成分和温度的变化关系,与连续介质宏观传输模型相结合,预测了铸锭宏观偏析形成过程。模型采用经典的Sn-5%Pb合金凝固基准实验进行了验证。在随温度和溶质成分即时变化的分配系数及多固相的影响下,预测的Fe-0.1%C合金截面偏析变得更为严重。计算结束时,采用LR-TEC耦合宏观传输预测的最大负偏析在距铸锭左侧x=16 mm、距底面y=45 mm处,偏析率为-2.22%;而杠杆定律解析式(LR Analytical)预测的最大负偏析位于y=55 mm左侧壁面处,偏析率为-1.78%。2者预测的最大正偏析都位于铸锭右侧贴壁区域,合金冷却过程中的相变路径采用LR-TEC比LR Analytical预测的偏析率大1.13%。凝固计算结束时区域内仍多固相共存,其中α、γ两固相,α、渗碳体(CEM)两固相及α、γ、CEM三固相分别共存于铸锭左侧x <0.0342 m的低温区域,δ、γ两固相共存于区域右侧x> 0.0858 m的高温区域。

• 单位
  东北大学