中心偏析的產(chǎn)生機(jī)理及控制!

  在澆鑄中,鑄坯中心部位的碳、磷、硫、錳等元素含量高于鑄坯邊緣的現(xiàn)象稱為中心偏析。中心偏析則會(huì)影響終極產(chǎn)品的質(zhì)量和加工性能,是一種典型的鑄坯內(nèi)部缺陷,需要分析其機(jī)理并加以控制。

  1、產(chǎn)生機(jī)理

  1)“小鋼錠”理論

  在鑄坯的凝固過(guò)程中,由于鑄坯的傳熱和冷卻的不穩(wěn)定性,導(dǎo)致柱狀晶生長(zhǎng)的不穩(wěn)定性,生長(zhǎng)較快的柱狀晶在鑄坯中心相遇形成“搭橋”,并且在鑄坯中心呈斷續(xù)分布,液相穴內(nèi)的鋼液就被斷斷續(xù)續(xù)分布的“搭橋”分割開(kāi),當(dāng)晶橋下面的鋼液凝固收縮時(shí)得不到上部鋼液的補(bǔ)充時(shí),就形成疏松或縮孔,并伴有中心偏析。

  2)鑄坯芯部空穴抽吸理論

  鑄坯在凝固末期由于液相到固相的體積收縮會(huì)產(chǎn)生一定空穴,因此,凝固末端富集溶質(zhì)元素被吸入到空穴中,導(dǎo)致中心偏析;如果再凝固過(guò)程中發(fā)生鼓肚,在鑄坯中心也會(huì)產(chǎn)生空穴,同樣這些空穴具有抽吸作用,使富集溶質(zhì)元素的鋼液吸入鑄坯中心,形成中心偏析。

  3)溶質(zhì)元素析出與富集理論

  鑄坯向中心凝固過(guò)程中,由于選分結(jié)晶的作用,一些溶質(zhì)元素( 如碳、錳、硫等) 在凝固前沿平衡移動(dòng),發(fā)生溶質(zhì)再分配。隨著凝固過(guò)程的進(jìn)行,越來(lái)越多的溶質(zhì)元素被推擠到鑄坯中心部位,最終形成中心偏析。

  2、控制中心偏析的措施

  1)低過(guò)熱度澆鑄

  金屬凝固主要經(jīng)過(guò)結(jié)晶形核和晶體長(zhǎng)大兩個(gè)階段。其中,形核率和晶體生長(zhǎng)速度和液態(tài)金屬的過(guò)熱度、溫度梯度都有著密切的聯(lián)系:過(guò)熱度低,形核率高,越容易形成等軸晶,對(duì)減小中心偏析有利。

  2)控制冷卻強(qiáng)度

  對(duì)于二冷配水,采用弱冷卻強(qiáng)度,控制柱狀晶的生長(zhǎng),會(huì)增加等軸晶比例,獲得良好鑄坯質(zhì)量;采用較強(qiáng)冷卻強(qiáng)度在溶質(zhì)元素還沒(méi)來(lái)得及析出就凝固。故此,采取合適的二冷強(qiáng)度可以減輕碳偏折程度。

  3)拉速

  在相同的澆鑄過(guò)熱度和電磁攪拌條件下,降低拉速也會(huì)使凝固散熱量減少,坯殼加厚,減少碳偏析程度加大。