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摘要
采用Thermo-Calc热力学计算软件对轴承钢凝固过程相转变规律、初生碳化物物相类型、初生碳化物析出温度进行热力学分析。基于Scheil偏析模型和Goto模型对轴承钢凝固过程中初生碳化物粒子尺寸进行预测，并通过热模拟试验和碳化物显微形貌定量分析对预测结果进行试验验证。计算结果表明，轴承钢凝固过程初生碳化物为（Fe,Cr）C型碳化物，析出温度为1 158℃。其析出行为主要是凝固末端残留液相中C和Cr元素偏析所引起的，当固相率为0.92时，残留液相中C元素的质量分数达到4.12%；残留液相中的Cr元素质量分数达到2.59%，初生碳化物尺寸为8.2μm。此外，钢液中C元素的增加可以使初生碳化物析出温度提高，初生碳化物尺寸增大。但是，凝固过程中初生碳化物的尺寸主要是由冷却速率决定的，当冷却速率由0.2℃/s增加到3℃/s时，初生碳化物最大尺寸由19.25μm减小至5.02μm，其影响机制是冷却速率增大会使初生碳化物晶体各界面附近原子扩散速率降低，使得碳化物晶体各界面各向异性生长受阻，最终导致初生碳化物尺寸减小。
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