孟庆勇
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王福明
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李长荣
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李梦龙
,
庞瑞朋
材料热处理学报
基于体积平均的两相数学模型,耦合求解温度场、流场和浓度场,模拟计算过热度对12Cr2MolR大扁锭凝固过程碳元素宏观偏析的影响.本模型将钢液密度设为依赖于温度和溶质浓度的函数.因而,可以综合考虑温度梯度、浓度梯度以及体积收缩等因素对钢液流动的作用,能够更加精确地预测凝固过程溶质元素分布.本次实验研究了过热度对凝固前沿温度梯度、凝固速率和钢液流动速率影响规律,以及最终碳元素宏观偏析情况.模拟结果表明:过热度的增加导致铸件表面区域凝固前沿温度梯度升高,而对中心线区域凝固前沿温度梯度的影响不显著;过热度对铸锭凝固速率的影响很小.此外,过热度的增加使得钢液流动速度相应增加,并使得固液两相区宽度相应的减小.铸锭凝固过程中碳元素宏观中心偏析总体表现为:当过热度＜40℃时,增加过热度对加剧铸锭中心偏析不显著;然而,当过热度＞40 ℃时,提高过热度使得铸锭中心偏析急剧恶化.
关键词:
过热度
,
中心偏析
,
数值模拟
,
大扁锭
张国庆
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王福明
,
庞瑞朋
,
李天生
材料热处理学报
利用Gleeble-1500热模拟试验机,对国产NM500钢化学成分基础上添加微量的合金元素Nb的实验钢的动态连续冷却转变(CCT)曲线进行了研究,实验结果表明:随Nb含量由0.018％增加到0.059％,实验钢的组织硬度提高;贝氏体转变出现和结束所需要的冷却速度提高,扩大了工艺参数选择的操作性;在冷速为5～8℃/s的情况下,使得马氏体和贝氏体的比例适中,保证试验钢获得NM500所规定的强度和硬度.
关键词:
NM500
,
耐磨钢
,
动态CCT
,
冲击韧性
,
贝氏体转变
庞瑞朋
,
王福明
,
王金龙
,
李长荣
,
张国庆
材料热处理学报
采用3 D-CAFE法与实验相结合的方法,研究形核参数(nv,max,△Tv,max)和过热度对430铁素体不锈钢凝固组织的影响.本文条件下得到nv,max越大,AT、max越小,晶粒越细小.计算得到最佳过热度值为20℃,并进行了过热度为20℃的实验室实验,试样的凝固组织几乎全部为球形等轴晶,晶粒的平均直径从表面到中心依次增加.实验室试样的晶粒平均直径为918.07 μm,3D-CAFE模型计算20℃过热度试样的晶粒平均直径为920.13μm.计算得到的凝固组织与实验结果基本一致.
关键词:
过热度
,
柱状晶
,
等轴晶
,
3D-CAFE
庞瑞朋
,
王福明
,
张国庆
,
李长荣
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00288
根据430铁素体不锈钢的主要成分和缓冷实验条件下得到的宏观凝固组织,确定3D-CAFE模拟计算需要的枝晶尖端生长动力学系数和Gauss分布参数；采用不同的传热系数进行反复计算,通过计算得到的凝固组织与实验得到凝固组织基本相同来确定缓冷条件下模拟计算需要的传热系数.采用3D-CAFE法对缓冷、空冷和水冷条件下430铁素体不锈钢铸件凝固过程的温度场和流场进行分析,发现缓冷条件下铸件凝固过程中的温度场最均匀且固液两相区最宽,空冷次之,水冷条件下铸件的温度场很不均匀且固液两相区最窄；缓冷、空冷和水冷条件下,铸件的凝固速率在铸件中心位置达到最大值,分别为2.3,3.0和3.3 mm/s.缓冷条件下在铸件中心位置处流动速率达到最大值8.9 mm/s,空冷条件下靠近侧壁处流动速率达到最大值9.8 mm/s,水冷条件下在离侧壁3/5处流动速率达到最大值4.6 mm/s.缓冷条件下铸件的凝固组织几乎全是等轴晶,空冷条件下只有心部有少量等轴晶,水冷条件下铸件的凝固组织由粗大的柱状晶构成.
关键词:
凝固速率
,
温度场
,
流动速率
,
3D-CAFE
杨景军
,
庞瑞朋
,
成国光
材料热处理学报
用实验与模拟计算相结合的方法研究了水冷条件下430铁素体不锈钢的温度场分布、流场分布及凝固组织.水冷条件下,铸件的凝固组织几乎都是等轴晶,当顶部的传热系数h=100 W/(m2·K),四周和底部的传热系数h=2000 W/(m2·K)时,模拟计算的凝固组织与实验得到的组织基本一致.采用CAFE模块对水冷条件下铁素体不锈钢凝固过程的温度场和流场进行分析,得到铸件底部凝固前沿和液相线前沿温度梯度最大分别为6.75 K/mm和7.15 K/mm,从侧壁到中心,液相线前沿和凝固前沿的温度梯度逐渐降低;铸件底部到顶部固液两相区的宽度逐渐增加然后减小,固液两相区内流体流动速率逐渐降低,在底部达到最大值4.23 mm/s;液相线前沿流体流动速率呈逐渐增大的趋势,平均值为2.40 mm/s.
关键词:
温度场
,
流动速率
,
不锈钢
,
铸造
