钢铁材料浇铸后组织的细化处理

实验所用的材料由于其性质的特殊性,熔炼浇铸后需要经过缓冷处理(直径100mm),因而会导致组织内部的晶粒(柱状晶)粗大,在后续的锻造以及热轧中很难消除。因此,本人想了解下,通过什么手段可以实现浇铸后组织的细化,或者在锻造后实现组织的细化??

几种典型的金相组织 几种典型的金相组织

 

液态金属缓冷处理,很难获得细小的组织,除非加入细化剂、变质剂,但这也许会污染你的合金。后续的正火处理或者相变热处理,都能达到细化组织的目的。具体还是根据你的成分和组织性能要求来定吧。

参考文献:

  • 超声波处理对细化碳钢凝固组织的影响
  • 超声波对铸造合金组织和性能的影响
  • 浇注温度对超声波细化铸锭组织的影响
  • 超声波对金属凝固组织的影响

对于铸造组织的细化:

锻造可以实现组织的细化,如果不行,说明变形量不够;
相变热处理可以实现组织细化,根据材料不同可以通过多次正火、淬火+回火、退火+正火/淬火等等方式。
对于凝固过程组织细化:
加入形核剂,引导晶粒的形成,增加晶粒数量,控制晶粒尺寸;
引入外场,如超声波、振动等。

钢铁材料,从高温到室温,每发生一次相变就会对组织有一次细化的过程,而且在高温到低温过程中,冷速越快,相变后的晶粒越细小。但要注意,加热温度不能太高,也不能太低,太高会使奥氏体粗大,得不偿失,而太低(如奥氏体铁素体的两相区),则使相变不完全,具体要看材料的成分。

很不幸的是所用的钢材在奥氏体区间只有5%左右的奥氏体量。这样的话用相变的方法使得组织细化可行么?可以试试“回复再结晶”的手段。就是通过大变形量,然后余热再结晶退火,可以明显细化组织。

  • 一般来说加热锻造都会达到再结晶的形变量,工程应变可以超过70%(多次、累计),所以晶粒很容易细化到7级以上的。但是锻造会引入很大的应力,所以一般锻后会进行热处理,如果是较高温度的正火,晶粒有可能会长大。此外,锻造变形不均匀也会引发混晶。

Q:是否可以将锻造也看成犹如轧制过程,通过形变和再结晶来细化组织?
A:可以。再结晶的变形量根据材料、变形温度和形变速率有关。

 

1 增加过冷度 2 加行核剂 3 震荡打破晶枝

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