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模具钢生产过程中的次生夹杂物

发布时间:2021-12-07 14:42:14    浏览次数:311

在凝固过程中,次生夹杂物析出的驱动力增加溶质元素的偏析,钢中氧化物和硫化物的溶解能力是随着温度的降低而减少。

由于钢中溶解度的变化造成的夹杂物的析出已经讨论了很长时间。在上世纪60年代开始,初生夹杂和次生夹杂命名已经确定,偏析与夹杂析出之间的关系就已经建立了。在那个时间,建立了第一个描述这个现象的模型。Turkdogan和Flemings对理解随温度降低溶解度的变化,对次生夹杂的产生偏析的综合效果做了重要的贡献。上世纪80年代和90年代期间,Nippon钢铁和IRSID研发了精致的模型。相同的技术也成功地运用在HSLA微合金化钢中凝固期间氮化物的析出上。

 这些模型打开了研究夹杂物工程的一个方法,今天我们知道,耦合热力学数据库和动力学数据库,凝固模拟和计算夹杂物的形成,这些计算从所要求的钢种化学成分开始,观察夹杂物的析出,在钢包精炼期间设计精炼渣成分,从而达到冶炼清洁钢的要求。

在树枝晶之间的液相钢水和结晶凝固前沿形成的夹杂物相互作用是重要课题,在线观察表明在界面前沿推向液相的夹杂和吞没包围的夹杂形成,其凝固条件扮演了一个重要的角色。在理论上已经可以计算和调整来描述这些结果,也考虑了额外的表面张力和密度的影响。理论研究多集中在金属基体成分上,在钢中的非金属夹杂物结果数据也是较符合实际情况的。结果表明,临界生长速度作为吞没和排斥R半径的夹杂物前进界面速度V可用V=k/R表达,这里的k是取决于夹杂物的类型。

次生夹杂的组织特别受到析出期间发生的反应所影响,碳化物析出的情形大约是最好例子,自Sims在1930年观察到在硫化物组织上再次氧化的影响,后来提出了典型三种类型的硫化物,这由许多作者做了详细说明,最近以来,Ishida团队指出,除了伴随硫化物形成反应类型,表面张力对硫化物组织也有重要的影响。

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