合金元素对钢的工艺性能的影响

  1. 合金元素对钢铸造性能的影响

  固、液相线的温度愈低和结晶温区愈窄, 其铸造性能愈好。合金元素对铸造性能的影响, 主要取决于它们对Fe-Fe3C相图的影响。另外, 许多元素, 如Cr、Mo、V、Ti、Al等在钢中形成高熔点碳化物或氧化物质点, 增大钢的粘度, 降低流动性, 使铸造性能恶化。

  2.合金元素对钢塑性加工性能的影响

  塑性加工分热加工和冷加工。合金元素溶入固溶体中, 或形成碳化物(如Cr、Mo、W等), 都使钢的热变形抗力提高和热塑性明显下降而容易锻裂。一般合金钢的热加工工艺性能比碳钢要差得多。

在电磁连铸中(EMC)，在结晶器外水平绕一线圈，并通以交流电。垂直磁场和铸件内感生的水平方向的次级电流相互作用产生的劳伦兹(Lorenz)力即使交流电流方向改变也总是向内的。这样，对初始坯壳总形成一个束紧的力，并支撑着坯壳，初始坯壳与结晶器表面间的间隙就增大，从结晶器吸收的热量下降，实现了缓冷。由于较低的冷却速度，初始坯壳不会在弯月面上形成，因结晶器振动而产生的结晶器-坯壳间隙的压力波动就因间隙增大而减小。结果就可防止生成振痕和钩痕，从而也防止了钩痕卷入夹杂物和气泡。用EMC可大大减少板坯表面10mm深度内的夹杂物数量。这是JRCM电磁连铸项目的研究成果之一。对2.2和2.3提到的中间包和结晶器流场控制以去除夹杂物来讲，计算电磁流体动力学研究是必不可少的。4控制夹杂物化学成分耦合析出模型分析凝固观偏析时考虑了溶质向固体的反向扩散。假设剩下的液体内达到局部热力学平衡，包括夹杂物的析出。这个模型可模拟凝固时夹杂物化学成分的变化，曾用于控制奥氏体不锈钢的氧化物夹杂。当固体分数为0.5时，厚壁耐磨钢板中氧含量的氧化铝、氧化硅含量计算值与观察结果很好相符。两种结果都指出，当钢中总氧量从40ppm增至80ppm时，氧化铝含量急速下降而氧化硅含量大大增加。在总氧量40ppm的钢中，即使在高温下，夹杂物中大都是坚硬的结晶相，为氧化铝和MgO?Al2O3尖晶石，这些夹杂物是不能变形的。而在总氧量为80ppm的钢中，在1200℃时液态相占夹杂物的80%，这些夹杂物被认为是可以变形的。根据这一发现，成功地开发了一种可拔丝的奥氏体不锈钢。对轮胎钢丝也作了类似的分析。对厚壁耐磨钢板控制夹杂物化学成分来说，计算热力学是很有用的。