【摘 要】
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为了提高凝固过程中溶质微观偏析模型计算的准确性,基于溶质分配系数及夹杂物析出对溶质偏析的重要影响,定量分析了溶质分配系数以及TiN析出对凝固过程溶质元素含量的影响,为微合金高强钢凝固过程研究提供理论参考.针对22MnB5钢建立了耦合TiN析出热力学模型的溶质微观偏析模型,并探究了温度及钢液凝固路径对溶质分配系数的影响规律,结果表明,相转变对kTi(钛的分配系数)和kN(氮的分配系数)的影响均大于温度对其的影响.当固相率为0.74时,发生L+δ向L+γ相转变,kTi由0.26降低至0.20,钛元素的偏析程度
【机 构】
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重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学钒钛冶金及新材料重庆市重点实验室,重庆400044
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为了提高凝固过程中溶质微观偏析模型计算的准确性,基于溶质分配系数及夹杂物析出对溶质偏析的重要影响,定量分析了溶质分配系数以及TiN析出对凝固过程溶质元素含量的影响,为微合金高强钢凝固过程研究提供理论参考.针对22MnB5钢建立了耦合TiN析出热力学模型的溶质微观偏析模型,并探究了温度及钢液凝固路径对溶质分配系数的影响规律,结果表明,相转变对kTi(钛的分配系数)和kN(氮的分配系数)的影响均大于温度对其的影响.当固相率为0.74时,发生L+δ向L+γ相转变,kTi由0.26降低至0.20,钛元素的偏析程度提高;kN由0.30增加至0.46,氮元素的偏析程度降低.偏析促使TiN在固相率fS为0.43时开始析出,在未考虑TiN析出对微观偏析的影响时,凝固末期液相中Ti、N元素的质量分数分别为0.286％、0.0056％;而在考虑TiN析出的影响时,凝固末期液相中Ti、N元素的质量分数分别为0.237％、0.0019％,分别降低了17.1％和66.0％.同时由于凝固过程中钛的偏析程度较高,钛在凝固前沿的富集足以抵消TiN沉淀的消耗,而钢中初始氮的质量分数较低,并且氮元素的偏析趋势随着凝固进程减弱,在L+δ向L+γ相转变影响下也降低了溶质氮的偏析程度,所以溶质氮在凝固前沿的偏析现象不足以抵消TiN沉淀的消耗.因此凝固前沿液相中氮的质量分数受TiN析出影响由上升转为明显下降,而钛的偏析程度仅在凝固末期出现减弱.
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