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從鋼液中產生晶體的過程,也稱液態結晶或一次結晶。隨著熱量的導出,晶體從無到有(形核),由小變大(晶體長大),直至液體全部轉為固體(晶體),完成結晶過程。鋼液的結晶過程決定著鋼錠或鑄件的結晶組織及物理、化學不均勻性,從而影響到鋼的機械、物理和化學性能。控制鋼的結晶過程是提高鋼的質量和性能的重要手段之一。溫度范圍
鋼液不是純金屬,而是以Fe為基的含有一定量C、Si、Mn及其他一些元素的多元合金。因此,它的結晶過程不是在某一固定的溫度(熔點)進行,而是在一定的溫度范圍內完成的。在平衡結晶條件下,鋼液溫度降至其液相線溫度(tL)時開始出現晶體,而達到固相線溫度(ts)時結晶方告結束。此液相線和固相線間的溫度區間,即tL-ts=Δtc。便稱為該合金的結晶溫度范圍。某一鋼種的結晶溫度范圍主要取決于所含元素的性質及其含量,并可由鐵與相應元素的二元或三元相圖來確定。各元素對結晶溫度范圍的影響可近似地看成可加和的。即某一具體鋼種的結晶溫度范圍。結晶兩相區
鋼液凝固時,在靠近模壁的固相(凝固層)與內部液相之間存在著一個過渡區—兩相區(圖1),即在凝固著的鋼錠內,存在三個區域:固相區、兩相區、液相區。鋼液的結晶即形核和晶核長大過程只在兩相區進行。鋼錠的凝固就是兩相區由鋼錠表面向錠心的推移過程:當液相等溫線到達鋼錠內某一部位時,結晶開始;而固相等溫線達到某一部位時,該處結晶便告結束,全部轉變為固體。液相等溫線和固相等溫線到達錠內某一指定點的時間間隔,即該點從液相線溫度降至固相等溫線所經歷的時間,稱作該點的本地凝固時間,常以q表示之。本地凝固時間與該處的平均冷卻速度成反比。由于鋼錠內不同部位的傳熱條件差異很大,因此不同部位的本地凝固時間會有很大的不同,從而引起結晶組織的不同。鋼錠內液相等溫線和固相等溫線間的距離稱作兩相區寬度,以△x表示之。且有。兩相區窄有利于柱狀晶發展,而兩相區寬有利于等軸晶發展。
1.選擇適宜的場地和庫房
保管鋼材的場地或倉庫,應選擇在清潔干凈、排水通暢的地方,遠離產生有害氣體或粉塵的廠礦。在場地上要雜草及一切的雜物,保持鋼材的干凈 在倉庫里不得與酸、堿、鹽、水泥等對鋼材有侵蝕性的材料堆放在一起。不同品種的鋼材應分別堆放,防止混淆,防止接觸腐蝕 大型型鋼、鋼軌、辱鋼板、大口徑鋼管、鍛件等可以露天堆放 中小型型鋼、盤條、鋼筋、中口徑鋼管、鋼絲及鋼絲繩等,可在通風良好的料棚內存放,但必須上苫下墊 一些小型鋼材、薄鋼板、鋼帶、硅鋼片、小口徑或薄壁鋼管、各種冷軋、冷拔鋼材以及價格高、易腐蝕的金屬制品,可存放入庫 庫房應根據地理條件選定,一般采用普通封閉式庫房,即有房頂有圍墻、門窗嚴密,設有通風裝置的庫房 庫房要求晴天注意通風,雨天注意關閉防潮,經常保持適宜的儲存環境2.合理堆碼、先進先放
堆碼的原則要求是在碼垛穩固、確保的條件下,做到按品種、規格碼垛,不同品種的材料要分別碼垛,防止混淆和相互腐蝕 禁止在垛位附近存放對鋼材有腐蝕作用的物品 垛底應墊高、堅固、平整,防止材料受潮或變形 同種材料按入庫先后分別堆碼,便于執行先進先發的原則 露天堆放的型鋼,下面必須有木墊或條石,垛面略有傾斜,以利排水,并注意材料安放平直,防止造成彎曲變形 堆垛高度,人工作業的不超過1.2m,機械作業的不超過1.5m,垛寬不超過2.5m 垛與垛之間應留有一定的通道,檢查道一般為0.5m,出入通道視材料大小和運輸機械而定,一般為1.5~2.0m 垛底墊高,若倉庫為朝陽的水泥地面,墊高0.1m即可;若為泥地,須墊高0.2~0.5m。若為露天場地,水泥地面墊高0.3~0.5m,沙泥面墊高0.5~0.7m
奧氏體的形成奧氏體化——若溫度高于相變溫度鋼,在加熱和保溫階段,將發生室溫下的組織向A的轉變,稱為奧氏體化。
奧氏體形成的四個步驟:1)奧氏體晶核的形成; A晶核通常在珠光體中F和Fe3C相界處產生;2)奧氏體晶核長大;(3)殘余滲碳體的溶解;(4)奧氏體的均勻化共析鋼——加熱到Ac1點相變溫度;亞共析鋼——加熱到Ac3點相變溫度以上;過共析鋼——理論上應加熱到Accm以上,但實際上低于Accm。因為加熱到Accm以上,滲碳體會全部溶解,奧氏體晶粒也會迅速長大,組織粗化,脆性增加。加熱和冷卻時相圖上臨界點位置,如圖所示:
奧氏體晶粒度和奧氏體晶粒長大及其影響因素1、奧氏體晶粒度1)起始晶粒度——室溫下各種原始組織剛剛轉變為奧氏體時的晶粒度。
2)實際晶粒度——鋼在具體的熱處理或加熱條件下實際獲得的奧氏體晶粒度的大小。分為10級,1級粗(鍛造常溫調質晶粒度一般要求5-8級,鍛造余熱調質晶粒度一般要求大于等于2級)。3)本質晶粒度——表示奧氏體晶粒長大的傾向性。不表示晶粒的大小。本質粗晶粒鋼:奧氏體晶粒度隨著加熱溫度的升高不斷地迅速長大。 (如圖6-3) 圖6-3本質細晶粒鋼:奧氏體晶粒度只有加熱到較高溫度才顯著長大。2、奧氏體晶粒長大及影響因素
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