晶粒細(xì)化的案例
河北科大金屬頂刊《Acta Materialia》：揭示抗Si毒化與晶粒細(xì)化機制
晶粒細(xì)化不僅可以產(chǎn)生更多等軸晶結(jié)構(gòu)，而且可以改善鋁液流動性，減少鑄造缺陷，是提高材料綜合性能的關(guān)鍵手段。通過加入Al-Ti-B、Al-Ti-C等細(xì)化劑實現(xiàn)晶粒細(xì)化是最為常見的做法，也由此帶動了Al中間合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著這些細(xì)化劑的推廣使用，人們發(fā)現(xiàn)Si元素會削弱其細(xì)化作用，即所謂的“中毒”現(xiàn)象。由此，抗Si毒化的Al-Nb-B細(xì)化劑成為熱點，但其在制備與使用方面存在粒子沉降速率快、成本高等諸多問題，并且其細(xì)化與抗Si毒化機制尚不清楚。
河北科技大學(xué)聯(lián)合北京科技大學(xué)、清華大學(xué)等研究團隊，通過在Al-Nb-B中加入Ti，調(diào)控制備出富含“三明治”結(jié)構(gòu)(Nb,Ti)B2顆粒的Al-Nb-Ti-B中間合金。測試、計算表明，該結(jié)構(gòu)有效降低了Si原子的吸附傾向，提高了與Al原子的結(jié)合強度，同時 (Nb,Ti)B2襯底與Al的晶格失配降低，這些因素共同決定了 (Nb,Ti)B2在Si含量較高時仍具有良好的晶粒細(xì)化能力。該研究為調(diào)控制備多結(jié)構(gòu)Ni-Ti硼化物顆粒，以設(shè)計新型的抗Si毒化晶粒細(xì)化劑提供了新的思路，對促進相應(yīng)中間合金制品的研發(fā)有重要意義。相關(guān)論文以題為“Revealing the mechanism of grain refinement and anti Si-poisoning induced by (Nb, Ti)B2 with a sandwich-like structure”發(fā)表在Acta Materialia上。河北科大蘇孺，北科王沿東，清華荊濤為該文章共同通訊作者，青年教師吳大勇，博士麻思達為共同第一作者。
展開 增材制造過程中促進鈦合金的柱狀到等軸過渡和晶粒細(xì)化
故促使柱狀晶向等軸晶演化(CET)，獲得具有各相同性的晶粒細(xì)化的等軸晶獲得了極大的關(guān)注。獲得等軸晶主要通過調(diào)節(jié)過程參數(shù)，例如溫度梯度(G)，S/L界面生長速率(R)，冷卻速率進行制造。并且合金成分也是影響等軸晶形成的主要因素。
為了使CET發(fā)生，過冷液體必須存在于柱狀前端之前，以使大部分等軸晶粒形核或使分離的固體碎片或未熔化的粉末存活和生長。過冷(ΔTCS)溶質(zhì)產(chǎn)生ΔTCS的速率由生長限制因子Q決定，其中具有大Q值的溶質(zhì)快速產(chǎn)生ΔTCS并且被認(rèn)為是可以提供有效晶粒細(xì)化的生長限制溶質(zhì)。Ti-6Al-4V中的Al和V溶質(zhì)不提供ΔTCS (Al和V溶質(zhì)在Ti 中具有可忽略的Q值)，因此Ti-6Al-4V在AM期間難以實現(xiàn)CET。
【成果簡介】
近日，昆士蘭大學(xué)M.J. Bermingham(第一兼通訊作者)在Acta Materialia發(fā)表題為“Promoting the columnar to equiaxed transition and grain refinement of titanium alloys during additive manufacturing”的文章。研究人員對基于絲材增材制造過程中凝固的熱力學(xué)條件進行了表征，并探索了合金成分對等軸晶形成的作用(β-Ti在La2O3形核，實現(xiàn)了顯著的細(xì)化和等軸晶粒形成) 。由于熱環(huán)境是動態(tài)的，只有當(dāng)溫度梯度充分降低以允許組分過冷時才能實現(xiàn)等軸晶粒形成。
展開 初始晶粒均勻性對GH720Li 合金等溫鍛造組織演變的影響規(guī)律
可以看出，1100℃等溫鍛造時，細(xì)晶區(qū)晶粒組織也不受鍛造速度的影響，保持細(xì)于ASTM 8 級的均勻細(xì)晶組織；粗晶區(qū)和過渡區(qū)晶粒組織隨著鍛造速度的增大，粗晶破碎和再結(jié)晶細(xì)化的程度增大，其中過渡區(qū)晶粒細(xì)化程度更大，但仍不能獲得均勻細(xì)晶組織。與1080℃等溫鍛造組織演變相比，1100℃時粗晶區(qū)和過渡區(qū)晶粒細(xì)化的程度加大，尤其是較大變形量的過渡區(qū)晶粒均勻細(xì)化更為明顯。
圖4 GH720Li 合金在1100℃經(jīng)不同
速度的等溫鍛造后的晶粒組織
1120℃等溫鍛造過程組織演變分析
圖5 為GH720Li 合金試樣在1120℃經(jīng)不同鍛造速度等溫鍛造后的晶粒組織。可以看出，1120℃等溫鍛造時，細(xì)晶區(qū)、過渡區(qū)和粗晶區(qū)的晶粒組織演變規(guī)律的趨勢與1080℃和1100℃時的趨勢相一致。與1080℃和1100℃等溫鍛造組織演變不同的是，隨著鍛造溫度升高至1120℃，粗晶區(qū)和過渡區(qū)組織再結(jié)晶程度進一步加深，晶粒組織均勻性提升；過渡區(qū)大部分晶粒與細(xì)晶區(qū)的晶粒度級別相當(dāng)，但局部還存在粗晶；較高鍛造速度下粗晶區(qū)晶粒組織已演變成均勻再結(jié)晶組織，但晶粒粗于ASTM 8 級。
圖5 GH720Li 合金在1120℃經(jīng)不同速度的等溫鍛造后的晶粒組織
綜合分析可知，當(dāng)棒材初始組織細(xì)于ASTM 8 級時，等溫鍛造變形組織基本不受鍛造參數(shù)的影響。當(dāng)棒材初始組織粗于ASTM 4 級時，隨鍛造溫度升高、鍛造速度提升和變形程度增加，晶粒細(xì)化和均勻程度增大。1120℃時，過渡區(qū)大部分變形組織細(xì)于ASTM 8 級，但局部還存在粗晶；較高鍛造速度下粗晶區(qū)已演變成粗于ASTM 8 級的均勻再結(jié)晶組織。但無論等溫鍛造參數(shù)如何變化，初始晶粒組織不均勻時，很難獲得細(xì)于ASTM 8 級的均勻細(xì)晶組織。
展開 適用于灰鐵、球鐵、合金鑄鐵和鑄鋼鑄件，能夠凈化鐵液，長效孕育、細(xì)化晶粒的凈化劑
現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)
長時間以來，為了減少鐵水中的夾雜物從而獲得純凈鐵水一般使用三種方法：高溫熔煉、過濾網(wǎng)、聚渣劑。高溫熔煉能清除鐵水中的夾雜物嗎？在煉鋼生產(chǎn)中，鋼水溫度高達1700度左右，鋼水中的夾雜物尚需使用“爐外精煉技術(shù)”才可以去除，而鐵水最高溫度無非1500度左右，怎么可能清除鐵水中的夾雜物呢？
過濾網(wǎng)能清除鐵水中的夾雜物嗎?過濾網(wǎng)受孔洞大小限制，只能過濾顆粒較大的宏觀類浮渣，假若其孔洞小到可以過濾以微米計算的微觀夾雜物，鐵水如何順暢通過而進入鑄型？因此我們認(rèn)為：過濾網(wǎng)只能過濾扒渣未盡的鐵水表面浮渣。
聚渣劑只能聚集鐵水表面浮渣而方便扒出，是一種常識，無須多議。因此，使用“高溫熔煉”、“過濾網(wǎng)”、“聚渣劑”等傳統(tǒng)手段，只能解決鐵水表面浮渣，對于混熔或懸浮在鐵水中的各種非金屬夾雜物，事實上是處于束手無策的狀態(tài)。
基于上述認(rèn)識，我們根據(jù)“鐵水凈化理論” ，結(jié)合在鑄造生產(chǎn)中，使用鐵神一號凈化劑的實際經(jīng)驗，總結(jié)出現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，希望達到三個目的：
一是統(tǒng)一思想。使廣大鑄造工作者認(rèn)識到：要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件，必須獲得純凈鐵水；
二是使盡可能多的鑄造企業(yè)掌握和使用現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，提高國產(chǎn)鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量。
三是使盡可能多的鑄造企業(yè)通過生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件產(chǎn)品，尤其是生產(chǎn)質(zhì)量好，成本低的優(yōu)質(zhì)鑄件產(chǎn)品，提高盈利能力，從而增加鑄造企業(yè)的市場競爭力。
產(chǎn)品咨詢：蔣維亞先生
聯(lián)系電話：13699018604（可加微信）
座機電話：028-87150656
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適用于灰鐵、球鐵、合金鑄鐵和鑄鋼鑄件，能夠凈化鐵液，長效孕育、細(xì)化晶粒的凈化劑
現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)
長時間以來，為了減少鐵水中的夾雜物從而獲得純凈鐵水一般使用三種方法：高溫熔煉、過濾網(wǎng)、聚渣劑。高溫熔煉能清除鐵水中的夾雜物嗎？在煉鋼生產(chǎn)中，鋼水溫度高達1700度左右，鋼水中的夾雜物尚需使用“爐外精煉技術(shù)”才可以去除，而鐵水最高溫度無非1500度左右，怎么可能清除鐵水中的夾雜物呢？
過濾網(wǎng)能清除鐵水中的夾雜物嗎?過濾網(wǎng)受孔洞大小限制，只能過濾顆粒較大的宏觀類浮渣，假若其孔洞小到可以過濾以微米計算的微觀夾雜物，鐵水如何順暢通過而進入鑄型？因此我們認(rèn)為：過濾網(wǎng)只能過濾扒渣未盡的鐵水表面浮渣。
聚渣劑只能聚集鐵水表面浮渣而方便扒出，是一種常識，無須多議。因此，使用“高溫熔煉”、“過濾網(wǎng)”、“聚渣劑”等傳統(tǒng)手段，只能解決鐵水表面浮渣，對于混熔或懸浮在鐵水中的各種非金屬夾雜物，事實上是處于束手無策的狀態(tài)。
基于上述認(rèn)識，我們根據(jù)“鐵水凈化理論” ，結(jié)合在鑄造生產(chǎn)中，使用鐵神一號凈化劑的實際經(jīng)驗，總結(jié)出現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，希望達到三個目的：
一是統(tǒng)一思想。使廣大鑄造工作者認(rèn)識到：要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件，必須獲得純凈鐵水；
二是使盡可能多的鑄造企業(yè)掌握和使用現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，提高國產(chǎn)鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量。
三是使盡可能多的鑄造企業(yè)通過生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件產(chǎn)品，尤其是生產(chǎn)質(zhì)量好，成本低的優(yōu)質(zhì)鑄件產(chǎn)品，提高盈利能力，從而增加鑄造企業(yè)的市場競爭力。
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展開 針對灰鐵、球鐵、合金鑄鐵和鑄鋼鑄件，能夠凈化鐵液，長效孕育、細(xì)化晶粒的凈化劑
現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)
長時間以來，為了減少鐵水中的夾雜物從而獲得純凈鐵水一般使用三種方法：高溫熔煉、過濾網(wǎng)、聚渣劑。高溫熔煉能清除鐵水中的夾雜物嗎？在煉鋼生產(chǎn)中，鋼水溫度高達1700度左右，鋼水中的夾雜物尚需使用“爐外精煉技術(shù)”才可以去除，而鐵水最高溫度無非1500度左右，怎么可能清除鐵水中的夾雜物呢？
過濾網(wǎng)能清除鐵水中的夾雜物嗎?過濾網(wǎng)受孔洞大小限制，只能過濾顆粒較大的宏觀類浮渣，假若其孔洞小到可以過濾以微米計算的微觀夾雜物，鐵水如何順暢通過而進入鑄型？因此我們認(rèn)為：過濾網(wǎng)只能過濾扒渣未盡的鐵水表面浮渣。
聚渣劑只能聚集鐵水表面浮渣而方便扒出，是一種常識，無須多議。因此，使用“高溫熔煉”、“過濾網(wǎng)”、“聚渣劑”等傳統(tǒng)手段，只能解決鐵水表面浮渣，對于混熔或懸浮在鐵水中的各種非金屬夾雜物，事實上是處于束手無策的狀態(tài)。
基于上述認(rèn)識，我們根據(jù)“鐵水凈化理論” ，結(jié)合在鑄造生產(chǎn)中，使用鐵神一號凈化劑的實際經(jīng)驗，總結(jié)出現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，希望達到三個目的：
一是統(tǒng)一思想。使廣大鑄造工作者認(rèn)識到：要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件，必須獲得純凈鐵水；
二是使盡可能多的鑄造企業(yè)掌握和使用現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，提高國產(chǎn)鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量。
三是使盡可能多的鑄造企業(yè)通過生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件產(chǎn)品，尤其是生產(chǎn)質(zhì)量好，成本低的優(yōu)質(zhì)鑄件產(chǎn)品，提高盈利能力，從而增加鑄造企業(yè)的市場競爭力。
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展開 變形量對余熱淬火鏈軌節(jié)鍛件晶粒度的影響
圖1 變形程度與晶粒度的關(guān)系
各工位模鍛件晶粒度變化規(guī)律
該鏈軌節(jié)鍛件鍛造工藝為：棒料→壓扁→預(yù)鍛→終鍛→沖孔切邊，為研究各工位鍛件晶粒度的變化規(guī)律，分別取每個工位的鍛件，在950℃下進行油淬，并在鍛件相同位置取樣剖切以觀察其晶粒度。試驗件如圖2 所示，試驗結(jié)果見表2。
表2 不同鍛造工藝下各工位鍛件晶粒度
圖2 不同工位的淬火鍛件
可以看到，由棒料直接成形得到的終鍛件，其晶粒度級別最高為4.8 級；增加了預(yù)鍛工位之后，從棒料到預(yù)鍛件，晶粒度由3.0 級提高至4.5 級，從預(yù)鍛到終鍛晶粒度基本無變化；繼續(xù)增加壓扁工位，從棒料到壓扁件，晶粒度提高了0.7 級，從壓扁件到預(yù)鍛件，晶粒度提高了0.4 級，從預(yù)鍛到終鍛晶粒度無變化，此種工藝得到的終鍛件晶粒度最低僅為4.1 級。
由此推斷，鏈軌節(jié)鍛造過程中晶粒的細(xì)化主要是在棒料到預(yù)鍛的變形過程中完成的，預(yù)鍛以后的終鍛以及沖孔切邊工位，對晶粒度基本無影響。并且隨著變形工步的增多，由于各工步間變形程度減小，鍛件晶粒度變差。
變形量對晶粒度的影響
工件在壓扁工位上變形時，坯料的高度減小，橫截面積增大，基本上屬于鐓粗成形。而工件在預(yù)鍛工位上的變形復(fù)雜，坯料局部是以鐓粗壓入的方式成形，高度減小；局部是以擠壓的方式成形，高度增加。鍛件晶粒的細(xì)化是在這兩步成形過程中完成的，對于鍛件局部來說，其過程復(fù)雜，需要通過試驗進行驗證。根據(jù)以上情況，設(shè)計試驗，分別改變壓扁工位和預(yù)鍛工位的變形量，記錄不同變形量下終鍛件晶粒度的變化趨勢。
由圖3 可以看到，隨壓扁工位件厚度增加，終鍛件晶粒度降低；隨預(yù)鍛工位件厚度增加，終鍛件晶粒度提高，如圖4 所示。
展開 鋁合金TIG焊用活性焊絲的研制
圖 5a 所示，HS311焊絲 TIG 焊的焊接接頭的焊縫區(qū)為典型的樹枝狀晶鑄態(tài)組織，且晶粒粗大;圖 5c 所示，活性涂層焊絲焊接的焊縫區(qū)同為樹枝狀晶鑄態(tài)組織，與圖 5a 相比，焊縫組織少許細(xì)化，但晶粒大小不一且不均勻;圖 5e所示，活性藥芯焊絲焊接的焊縫區(qū)組織呈等軸狀，與圖 5a、c 相比，晶粒組織明顯細(xì)化。此外，如圖 5b、d、f 所示，三種焊絲焊縫靠近熔合區(qū)的組織都非常粗大，圖 5d 中可以看出有少許的未溶顆粒;圖 5f 中靠近熔合線一側(cè)晶粒沿散熱方向呈柱狀晶生長。
分析與討論
試驗結(jié)果表明，采用活性焊絲的 A-TIG 焊焊縫表面成形良好，熔深明顯增加，其中采用活性藥芯焊絲焊接的焊縫熔深較普通 TIG 焊的焊縫熔深增加近1 倍。而對于 A-TIG 焊熔深增加的機制，目前主要有電弧收縮理論［7］ 和表面張力溫度梯度改變理論 ［8］ 。在本試驗中，采用活性藥芯焊絲進行 A-TIG 焊過程中，觀察到電弧發(fā)生明顯收縮。如圖 6 所示，在活性劑作用下，觀察到電弧確實發(fā)生收縮，能量密度更加集中，致使焊縫熔深明顯增加，可見電弧收縮應(yīng)該是本試驗中熔深增加的主要原因。
圖 5 三種焊絲焊接接頭微觀組織
Fig． 5 Weld microstructure of three kinds of welding wires
圖 6 電弧形態(tài)
Fig． 6 Arc shape
如圖 5 所示，試驗所用的活性劑不僅僅是增加了焊縫熔深，而且還細(xì)化了焊縫的晶粒，這是本研究區(qū)別于其他類似研究的另一個地方。其細(xì)化焊縫晶粒的原因主要是由于在活性劑中加入了對鋁合金有明顯細(xì)化作用的 Al-Ti-B。關(guān)于 Al-Ti-B 的晶粒細(xì)化理論，目前學(xué)術(shù)界也說法不一，爭論較大。
展開 滲碳試棒等溫正火工藝探討
方案一硬度合格，但是因加熱溫度高，保溫時間長，組織呈不規(guī)則分布，且晶粒粗大、有混晶加斷離珠光體現(xiàn)象；方案二降低了加熱溫度可以抑制粗大的奧氏體出現(xiàn)，減少吹風(fēng)，降低風(fēng)量，但是硬度值部分低，晶粒出現(xiàn)局部混晶現(xiàn)象。方案三在方案二的基礎(chǔ)上降低加熱溫度、等溫溫度，調(diào)整吹風(fēng)，縮短工藝周期，組織呈均勻分布的珠光體+鐵素體組織，晶粒致密細(xì)小，晶粒度7級以上。硬度達到要求范圍，組織均勻性更好，后續(xù)進行工藝固化。
過熱為加熱溫度過高或在高溫下保溫時間過長，引起奧氏體晶粒粗化。理論上講，一般的過熱組織可經(jīng)等溫正火，在正常情況下重新奧氏化使晶粒細(xì)化來消除。但如果坯料在鍛造過程中，由于加熱溫度過高或保溫時間過長而出現(xiàn)比較嚴(yán)重的過熱組織時，通過等溫正火很難消除，這種過熱組織通過多次等溫正火、多次高溫回火或高溫退火才能得到改善，在鍛造過程中嚴(yán)格控制鍛造溫度并在鍛造中必須多次鐓粗和增大鍛造比有利于避免粗晶遺傳。在實際生產(chǎn)中，如果生產(chǎn)的鍛件壁薄，加熱溫度需要降低10～15℃，可以有效避免粗大組織的出現(xiàn)。廠家供應(yīng)的軋制鋼材由于軋制溫度高等原因存在粗大晶粒。用這樣的材料鍛造時，若鍛造工藝不改進，鍛造比小，即可造成粗晶組織的遺傳，為正火處理細(xì)化晶粒帶來困難，這樣就需通過正火返工才能使晶粒細(xì)化。
表3 滲碳試棒等溫正火工藝
結(jié)論
通過對滲碳試棒等溫正火研究、分析和討論，得到以下結(jié)論：⑴滲碳試棒毛坯采用等溫正火處理，硬度波動范圍穩(wěn)定，整批工件的金相組織穩(wěn)定，同時便于后續(xù)滲碳淬火使用，既保證熱處理質(zhì)量又兼顧檢測成本，其產(chǎn)出與投入比較高。⑵通過調(diào)整吹風(fēng)風(fēng)速強弱、吹風(fēng)時間長短、加熱溫度、等溫溫度、周期時間等工藝措施，調(diào)整并修正工藝，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的合格，提升了正火一次性合格率，提高生產(chǎn)效率。
本文節(jié)選自《鍛造與沖壓》2018.13期。
展開 從5方面分析鑄件產(chǎn)生熱裂的原因及相應(yīng)解決辦法
這種方法能使鑄鋼晶粒細(xì)化與減少夾雜物，從而改變了鋼的一次結(jié)晶過程，增強了鑄鋼件的抗裂性能和機械性能。如在ZG25#碳鋼中加入0.5-0.2%的稀釋成0.2%的釩可使晶粒細(xì)化，消除粗大的魏氏組織；向鉻、鎳、銅鋼中加入0.05-0.1%的鈰可以消防柱狀晶組織；向ZG2Cr13和ZG1Cr18N19鑄鋼中加入0.15%鈰能消防晶界夾雜，促使硫化物夾雜分布均勻；因而提高了鑄鋼的抗裂性。
c、改進鑄鋼的脫氧工藝，能提高鑄鋼的抗裂性能。鑄鋼件晶界的氧化夾雜物是熱裂形成的主要原因之一。提高脫氧效果，減少氧化夾雜物并改變其分布狀態(tài)可以減少鑄鋼熱裂傾向。實驗證明，采用綜合脫氧比單獨進行脫氧的效果地好得多。這是因為脫氧產(chǎn)物的尺寸要比單獨脫氧時大得多，因而有利于鋼液將脫氧產(chǎn)物排除。
綜合脫氧方法：碳鋼和低合金鋼先加錳與硅預(yù)脫氧，以鋁終脫氧。不銹鋼鋼用硅鈣粒子與石灰進行擴散脫氧，然后再用塊狀硅鈣作沉淀終脫氧，最理想的辦法是采用多元復(fù)合脫氧劑。
d、控制鑄鋼的結(jié)晶過程，使初晶組織細(xì)化，減少熱裂傾向。采用懸浮澆注法，即在鋼水澆注的同時通過澆口或其他通道加入細(xì)顆粒金屬粉末使初晶組織細(xì)化。例如ZG35#碳鋼澆注時加入2%的錳鐵粉:澆注鉻鉬合金鋼時加入粒度0.1毫米的鉬粉，均有細(xì)化晶粒，提高機械性能減少鑄件產(chǎn)生熱裂缺陷的作用。
5、澆注條件方面
澆注方面防止熱裂的主要措施是采用高溫出爐、低溫澆注，澆注速度先快后慢的原則。但考慮到降低澆注溫度，對于薄壁件易產(chǎn)生冷隔、澆不足等缺陷，所以根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點，應(yīng)分別按以下方法生產(chǎn)為好。
a、在澆注薄壁與桿狀(扳手、連接桿、鉗子)鑄件時，鋼水的澆注溫度控制在1540℃左右，型殼的溫度大于650℃，即要求紅殼澆注。
展開 從5方面分析鑄件產(chǎn)生熱裂的原因及相應(yīng)解決辦法
這種方法能使鑄鋼晶粒細(xì)化與減少夾雜物，從而改變了鋼的一次結(jié)晶過程，增強了鑄鋼件的抗裂性能和機械性能。如在ZG25#碳鋼中加入0.5-0.2%的稀釋成0.2%的釩可使晶粒細(xì)化，消除粗大的魏氏組織；向鉻、鎳、銅鋼中加入0.05-0.1%的鈰可以消防柱狀晶組織；向ZG2Cr13和ZG1Cr18N19鑄鋼中加入0.15%鈰能消防晶界夾雜，促使硫化物夾雜分布均勻；因而提高了鑄鋼的抗裂性。
c、改進鑄鋼的脫氧工藝，能提高鑄鋼的抗裂性能。鑄鋼件晶界的氧化夾雜物是熱裂形成的主要原因之一。提高脫氧效果，減少氧化夾雜物并改變其分布狀態(tài)可以減少鑄鋼熱裂傾向。實驗證明，采用綜合脫氧比單獨進行脫氧的效果地好得多。這是因為脫氧產(chǎn)物的尺寸要比單獨脫氧時大得多，因而有利于鋼液將脫氧產(chǎn)物排除。
綜合脫氧方法：碳鋼和低合金鋼先加錳與硅預(yù)脫氧，以鋁終脫氧。不銹鋼鋼用硅鈣粒子與石灰進行擴散脫氧，然后再用塊狀硅鈣作沉淀終脫氧，最理想的辦法是采用多元復(fù)合脫氧劑。
d、控制鑄鋼的結(jié)晶過程，使初晶組織細(xì)化，減少熱裂傾向。采用懸浮澆注法，即在鋼水澆注的同時通過澆口或其他通道加入細(xì)顆粒金屬粉末使初晶組織細(xì)化。例如ZG35#碳鋼澆注時加入2%的錳鐵粉:澆注鉻鉬合金鋼時加入粒度0.1毫米的鉬粉，均有細(xì)化晶粒，提高機械性能減少鑄件產(chǎn)生熱裂缺陷的作用。
5、澆注條件方面
澆注方面防止熱裂的主要措施是采用高溫出爐、低溫澆注，澆注速度先快后慢的原則。但考慮到降低澆注溫度，對于薄壁件易產(chǎn)生冷隔、澆不足等缺陷，所以根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點，應(yīng)分別按以下方法生產(chǎn)為好。
a、在澆注薄壁與桿狀(扳手、連接桿、鉗子)鑄件時，鋼水的澆注溫度控制在1540℃左右，型殼的溫度大于650℃，即要求紅殼澆注。
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擠壓溫度對TA2大口徑管材組織與性能的影響
圖4 不同溫度下各部位管材力學(xué)性能
結(jié)束語
⑴利用260MN、680MN壓機機組對TA2大口徑管材進行熱擠壓，在TA2相轉(zhuǎn)變溫度以下，晶粒得到了明顯細(xì)化，在TA2相轉(zhuǎn)變溫度以上，晶粒雖然得到破碎，晶粒形貌發(fā)生了變化，但晶粒尺寸沒有明顯細(xì)化。
⑵采用熱擠壓工藝生產(chǎn)的大口徑TA2管材頭部、中部、尾部力學(xué)性能具有較好的穩(wěn)定性和均勻性。
⑶TA2相的轉(zhuǎn)變溫度對大口徑管材的組織和性能產(chǎn)生了較為明顯的影響。
基于abaqus的鋼球振動沖擊金屬表面
可在結(jié)果中觀察金屬塊的應(yīng)力應(yīng)變、溫度分布、表面形貌，晶粒細(xì)化，殘余應(yīng)力等情況。
談?wù)凾i和Zr對鑄鐵的影響及其它
在合金中，尺寸為0.01～0.1μm的彌散相，抑制金屬再結(jié)晶和晶粒長大，從而細(xì)化晶粒強化合金性能。Zr或固溶于基體中，或在加入Zr后生成 Al3Zr、ZrN、ZrC等細(xì)小質(zhì)點彌散，條狀分布在鐵素體枝晶上，與基體共格釘扎位錯，阻礙枝晶長大及晶界遷移，生成細(xì)化的枝晶和細(xì)晶粒。
對于灰鑄鐵，起孕育作用的元素是碳、鋁、鈣、鍶、鋯、鈦、鋇、鎂和稀土，硅僅作為這些孕育元素的載體，并使其在鐵液中迅速溶解分散。這使我們聯(lián)想到工業(yè)純硅不能孕育的原因。
3 鋯與鑄鐵微合金化
鋼鐵冶煉的喂絲、合金化、微合金化、潔凈鋼、預(yù)處理等技術(shù)，都被引入鑄鐵的鐵液處理，用以改善鑄鐵的質(zhì)量。進入21世紀(jì)，煉鋼采用BOF吹煉+RH真空循環(huán)脫氣等先進的冶煉技術(shù)降低鋼中碳含量，加入鈦鈮固定碳、氮元素，從而得到無間隙原子的純凈的鐵素體鋼（簡稱IF鋼）。新一代汽車用高強度和復(fù)雜的冷深沖成形超低碳薄板鋼，已經(jīng)取代沸騰鋼（第一代沖壓用鋼08F）和鋁鎮(zhèn)靜鋼（第二代沖壓用鋼08Al）。
金屬材料的屈服強度隨晶粒尺寸的減小而增大，晶粒細(xì)化是提高金屬材料強度但又不損害韌性的唯一方法。鑄鐵的微合金化，主要是促進生成并細(xì)化珠光體，強化鐵素體。微合金化元素的加入，可以提高灰鑄鐵碳硅當(dāng)量，改善鑄造性能。在臨界溫度A1以下，處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱為過冷奧氏體。過冷奧氏體的分解產(chǎn)物是珠光體。多元體系中，溶質(zhì)相互影響，活度系數(shù)往往1+1大于2。如果把強碳化物形成元素、中強碳化物形成元素、弱碳化物形成元素、非碳化物形成元素和內(nèi)吸附元素有機的結(jié)合起來，則能夠成百千倍的提高奧氏體的穩(wěn)定性。奧氏體共析分解，增加合金因素，形成合金滲碳體或特殊碳化物，則需碳化物形成元素也擴散和重新分布，這樣合金元素在奧氏體中擴散速度緩慢，是推遲共析轉(zhuǎn)變的重要因素。
展開 【論文介紹】一種細(xì)化AZ31鎂合金的固液兩相區(qū)復(fù)合擠壓工藝
剪切角的加入引入更多的變形量，晶粒內(nèi)部的位錯更多并且晶格畸變加劇，對再結(jié)晶新晶粒的形成起到了促進作用，有效細(xì)化晶粒；根據(jù)Hall-Petch公式可知材料的強度隨著晶粒尺寸的減小提高。在熱加工過程中，在晶粒內(nèi)同時進行著加工硬化與回復(fù)再結(jié)晶軟化兩個相反的過程，有轉(zhuǎn)角的樣品應(yīng)變量更大，加工硬化更加明顯且無法完全釋放，導(dǎo)致材料強度上升，同時加工硬化也會導(dǎo)致材料塑性下降。此外，復(fù)合工藝擠壓織構(gòu)的強度雖然弱，但沿擠壓方向拉伸時仍為硬取向，不利于滑移系的開動。因此加入剪切角后強度提高而塑性下降；150°下的屈服強度和抗拉強度提高到222 MPa和309 MPa；135°下的屈服強度和抗拉強度提高到209 MPa和303 MPa；且兩個的伸長率都為8%左右。綜合來看，剪切角為150°時的綜合力學(xué)性能最優(yōu)。
轉(zhuǎn)角樣品變形量大，加工硬化更加明顯且無法完全釋放，導(dǎo)致材料強度上升，同時加工硬化也會導(dǎo)致材料塑性下降。因此，雖然組織細(xì)化，但加工硬化限制了塑性的進一步提升。
圖4 室溫拉伸性能
（a）室溫拉伸曲線；（b）室溫拉伸數(shù)據(jù)
原文出處：
一種細(xì)化AZ31鎂合金的固液兩相區(qū)復(fù)合擠壓工藝（點擊“題目”可鏈接全文）
馮靖凱，張丁非，陳霞，趙陽，蔣斌，潘復(fù)生
2021, 49 (4): 78-88.
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