科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
宽淬透性带和大尺寸TiN析出物严重危害20CrMnTi齿轮钢的产品质量，其控制的关键基础是掌握连铸过程中凝固组织演变行为机理。传统高温激光共聚焦扫描显微镜(HT-CSLM)原位观察研究通常将糊状区冷却速率设定为固定值，这不能有效反映连铸凝固过程中冷却速率的变化。为此，以国内某钢厂20CrMnTi 160 mm×160 mm小方坯为研究对象，首先通过二维切片凝固传热计算，确定内弧表面下方20、40、60 mm位置处糊状区的热历程、瞬态与平均冷却速率，进而设计HT-CSLM试验升温与降温方案。然后，开展这些位置处糊状区瞬态与平均冷却速率条件下HT-CSLM试验，研究揭示不同冷却条件下20CrMnTi的凝固过程、δ晶粒生长动力学和包晶相变机制。最后，通过电子探针分析(EPMA),考察冷却条件对凝固组织尺寸的影响规律。结果表明，由于凝固潜热的补偿，内弧皮下20、40、60 mm位置处初始凝固阶段冷却速率较小，凝固中后期逐渐增大，且越深入方坯内部越显著。这些位置处的平均冷却速率分别为102.81、44.63和34.93℃/min。δ晶粒率先从钢液中析出，其平均生长速率随着冷却速率的提升而增大。在瞬态冷却速率条件下，随着凝固的进行，瞬时生长速率呈增大的趋势，但是在平均冷却速率条件下瞬时生长速率则略微降低。这是因为在瞬态冷却速率条件下，糊状区冷却速率由慢至快，不断补偿了凝固潜热，同时初始形核数量少，生长空间大，溶质过冷度的影响相对较弱。当熔体温度降低至包晶相变临界温度时，δ晶粒快速转变为γ晶粒，即发生块状转变，导致固相率迅速增加，且伴随有部分γ晶粒快速聚合。整体上讲，包晶相变临界温度随着冷却速率的增大而降低，但是也受溶质初始含量的影响。此后，剩余液相向γ相转变，直至完全凝固。晶粒半径随着冷却速率的提升而减小，且在平均冷却速率条件下比瞬态冷却速率条件更小，这取决于初始凝固阶段的形核数量。
- 单位
