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低碳钢高温凝固相转变规律实验研究

作　者: 马茹
导　师: 麻永林
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 高温相转变包晶反应装置设计制造快速冷却
分类号: TF777
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

钢坯在结晶器内坯壳生长规律的研究是凝固研究的一个重要领域。针对此问题，国内外冶金学者主要从如下几个方面进行分析，如工厂条件、工艺操作、化学成分及含量等宏观角度对包晶钢铸坯裂纹形成的具体影响程度；而研究包晶合金凝固的学者多侧重理论研究。对高温条件下钢液的包晶转变相转变过程研究较少，也没有一个合适的仪器用来测定高温转变规律，在分析连铸过程的铸坯收缩和气隙产生等现象时缺乏必要的科学理论依据和研究手段。故本论文主要基于上述情况进行了四项主要工作，分别是研制一台用于研究低碳钢高温凝固相转变规律的实验设备，利用Ansys模拟软件模拟分析试样的不同厚度对冷却过程的影响，得出不同尺寸的试样传热规律；使用DTA差热分析仪分析确定低合金高强度结构钢Q345D的液相线和包晶反应转变温度，以及各相转变发生温度的确定，通过不同的冷速冷却曲线对比，表明随着冷速的增大，各个相变点发生温度会随之后移，对其常温组织的分析，也得到组织主要为晶界较大而且很清晰的铁素体块和边界处少量的珠光体存在，符合Fe-C相图基本凝固规律，所得相变点实验数据对其后的非平衡凝固实验具有理论指导性作用；使用WKDHL型非自耗中频电弧炉进行高温凝固原理研究实验，得出不同冷速凝固至室温的组织变化，以及空冷至不同时间后进行水冷所获得的不同组织及硬度数据；使用本课题研制的GN-1-1550实验装置进行Q345D的高温凝固实验研究，以DTA平衡凝固实验所得的相变点数据为理论基础，分别选择熔融后直接液淬、以10℃/min冷速缓冷至1495℃，即包晶反应点液淬、缓冷至温度1350℃时进行液淬，发现所得到的高温金相组织随着不同水冷温度是有所不同的，直接液淬时几乎没有高温铁素体的形成，1495℃时则已生成大量块状铁素体，快速冷却后残留在晶界处，1350℃时晶界处几乎没有剩余铁素体，所有高温铁素体已经完全转变为奥氏体，遇水冷却后形成马氏体，从而验证了实验装置功能可行性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
引言  8-9
1 文献综述  9-29
  1.1 连铸及连铸表面裂纹的控制  9-12
    1.1.1 连铸凝固过程  9-10
    1.1.2 连铸表面缺陷产生及常用控制措施  10-12
  1.2 包晶凝固对裂纹的影响  12-21
    1.2.1 包晶反应与包晶转变  12-15
    1.2.2 包晶反应机理及凝固过程  15-18
    1.2.3 包晶转变与铸坯裂纹  18-21
  1.3 凝固理论研究的现状与发展  21-26
    1.3.1 凝固理论研究现状  21-24
    1.3.2 凝固理论研究的发展  24-26
  1.4 Q345 钢种介绍  26-29
    1.4.1 Q345 化学成分分类标准  26-27
    1.4.2 Q345 力学性能及用途  27
    1.4.3 Q345 钢奥氏体连续冷却转变曲线(CCT 图)  27-29
2 低碳钢高温相转变规律实验装置的设计方案  29-40
  2.1 主要研发内容以及研究目标  29-30
  2.2 实验装置的功能设计  30-35
    2.2.1 工作环境  30-31
    2.2.2 加热熔炼  31-32
    2.2.3 控温保温  32
    2.2.4 惰性气体冷却  32-33
    2.2.5 实时数据采集系统  33-34
    2.2.6 保护系统  34-35
    2.2.7 实验装置设计图简介  35
  2.3 实验试样厚度的模拟设计  35-39
  2.4 本章小结  39-40
3 低碳钢高温相转变规律实验装置的研制  40-52
  3.1 实验装置加工工程图  40-46
  3.2 实验装置安装明细  46-50
  3.3 实验装置规格及功能说明  50-51
  3.4 实验装置用途  51
  3.5 本章小结  51-52
4 Q345D 近平衡凝固实验研究  52-59
  4.1 实验材料介绍  52
  4.2 Q345D 低碳钢近平衡凝固过程  52-54
  4.3 实验设备及方法  54
  4.4 Q345D 近平衡凝固实验结果及分析  54-57
  4.5 本章小结  57-59
5 Q345D 非平衡凝固实验研究  59-70
  5.1 中频炉高温凝固实验研究  59-64
    5.1.1 实验装置  59
    5.1.2 Q345D 结构钢非平衡实验方法  59-60
    5.1.3 Q345D 结构钢的非平衡实验结果及分析  60-63
    5.1.4 硬度数据分析  63-64
  5.2 GN-1-1550 装置高温凝固实验研究  64-68
    5.2.1 Q345D 高温凝固实验方案  65
    5.2.2 实验结果及分析  65-68
  5.3 本章小结  68-70
结论  70-71
参考文献  71-75
在学研究成果  75-76
致谢  76

低碳钢高温凝固相转变规律实验研究

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