为了提高凝固过程中溶质微观偏析模型计算的准确性,基于溶质分配系数及夹杂物析出对溶质偏析的重要影响,定量分析了溶质分配系数以及TiN析出对凝固过程溶质元素含量的影响,为微合金高强钢凝固过程研究提供理论参考.针对22MnB5钢建立了耦合TiN析出热力学模型的溶质微观偏析模型,并探究了温度及钢液凝固路径对溶质分配系数的影响规律,结果表明,相转变对kTi(钛的分配系数)和kN(氮的分配系数)的影响均大于温度对其的影响.当固相率为0.74时,发生L+δ向L+γ相转变,kTi由0.26降低至0.20,钛元素的偏析程度提高;kN由0.30增加至0.46,氮元素的偏析程度降低.偏析促使TiN在固相率fS为0.43时开始析出,在未考虑TiN析出对微观偏析的影响时,凝固末期液相中Ti、N元素的质量分数分别为0.286％、0.0056％;而在考虑TiN析出的影响时,凝固末期液相中Ti、N元素的质量分数分别为0.237％、0.0019％,分别降低了17.1％和66.0％.同时由于凝固过程中钛的偏析程度较高,钛在凝固前沿的富集足以抵消TiN沉淀的消耗,而钢中初始氮的质量分数较低,并且氮元素的偏析趋势随着凝固进程减弱,在L+δ向L+γ相转变影响下也降低了溶质氮的偏析程度,所以溶质氮在凝固前沿的偏析现象不足以抵消TiN沉淀的消耗.因此凝固前沿液相中氮的质量分数受TiN析出影响由上升转为明显下降,而钛的偏析程度仅在凝固末期出现减弱.

22MnB5;微观偏析;溶质分配系数;TiN析出;热力学

郭伟;龙木军;吴家璐;张浩浩;艾松元;陈登福

重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学钒钛冶金及新材料重庆市重点实验室,重庆400044

钢铁

[1]郭伟;龙木军;吴家璐;张浩浩;艾松元;陈登福-.22MnB5钢溶质分配系数及TiN析出对微观偏析的影响)[J].钢铁,2022(03):44-54

溶质分配系数,kTi,fS

22MnB5,TiN,微观偏析,高凝,凝固过程,夹杂物析出,溶质偏析,元素含量,微合金,高强钢,过程研究,热力学模型,钢液凝固,凝固路径,相转变,kN,相率,L+,钛元素,氮元素,相中,抵消,变影

0.172999