15CrMoG钢包晶凝固特征与机制

发布时间：2024-04-14 14:51

　　采用超高温激光共聚焦扫描显微镜对15CrMoG钢包晶凝固过程进行了原位动态观察。发现冷却速率为5和15℃/min时,δ相以胞状方式析出;而当冷却速率增加至100℃/min时,δ相以枝晶方式析出。通过包晶相形核热力学分析表明,初始δ相凝固过程中L/δ界面处浓度梯度的存在增加包晶γ相Gibbs自由能成核势垒。随着冷却速率的增加,穿过L/δ界面浓度梯度变陡,导致包晶相γ形核所需过冷度增加,进而降低了包晶反应温度和提高了包晶反应速率。另外,冷却速率的增加导致包晶转变(δ→γ)模式发生改变,冷却速率为5℃/min时,δ→γ转化界面呈现溶质扩散控制的平面形态;冷却速率为15℃/min时,δ→γ转化界面呈现溶质扩散控制的胞状形态;而冷却速率为100℃/min时,出现界面过程控制的δ→γ块状转变。基于不同包晶转变δ→γ模式体积收缩的差异,讨论了亚包晶钢连铸调控机理。

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【部分图文】：

图1实验温控制度示意图

图2为冷却速率5℃/min时15CrMoG钢凝固过程的原位动态观察结果。当温度降至1504℃左右(图2a)，δ相首先以胞状晶的方式从液相中析出；随着温度逐渐降低，δ相逐渐长大，其形核数量也逐渐增多(图2b)；随着凝固的继续进行，在1492.5℃左右γ相与液相发生包晶反应(L+....

图2冷却速率为5℃/min时δ相析出和包晶相变原位观察

冷却速率为15℃/min凝固时，δ相在1500℃也以胞状晶的方式从液相中析出(图3a和b)，在1489℃左右温度发生包晶反应(图3c和d)，随后发生包晶转变(图3e和f)。而冷却速率为100℃/min凝固时，δ相在1496℃以树枝晶的方式从液相中析出(图4a和b)，在1474℃左....

图3冷却速率为15℃/min时δ相析出和包晶相变原位观察

图2冷却速率为5℃/min时δ相析出和包晶相变原位观察从图2～4中均可以发现，在包晶相变过程中视场中出现黑色阴影，并随着包晶相变的进行，黑色阴影部位面积越来越大。这是因为与液相中直接析出δ相相比，发生包晶相变时γ相的形核和长大会产生更大的收缩，正是这种收缩之间的差异导致厚度方向....

图4冷却速率为100℃/min时δ相析出和包晶相变原位观察

图5和6分别为不同冷却速率凝固条件下的包晶反应和包晶转变。冷却速率为5和15℃/min时均可以观察到包晶相γ沿着L/δ界面生长(图5a和b)；而冷却速率为100℃/min时并未观察到此现象，并且γ相在δ相界面形成的包晶层比较薄。另外，冷却速率为5℃/min时，在L/δ/γ三相交界....

本文编号：3954855