Organisatoriska egenskaper för 42 CrMo-ringämne Figur 1 är den numeriska datorsimuleringen av den stelnade vävnaden genom den vertikala centrifugalgjutningen vid gjuthastigheten 480 rad/s, gjuttemperaturen 1500 grader, gjutningens ytterdiameter 1000 mm, innerdiameter på 360 mm och processparametrarna för den gjutna vattenkylningen. Figur 4. Som framgår av figuren är den yttre väggen av det ringformade gjutstycket ett enhetligt fint isopaxiellt kristallområde. I det inre av gjutgodset ändras kornet från den fina isopaxiala kristallen till den tjocka kolumnformiga kristallregionen, och den kolumnformiga kristallen blir större och större. Detta beror på legeringen i processen för stelning av centrifugalgjutning, när metallvätskan in i gjutgodset, kylning av väggen, startknuta, kristall stelning, kristallin latent värme är vinkelrät mot den gjutna väggen kontinuerlig utåtriktad värmeavledning, så att metall till inställningen i stelningen av centrifugalgjutningsprocessen, eftersom gjutväggen är kall och gjutväggen är kall, men vattensprutning, när högtemperaturmetall möter lågtemperaturgjutvägg, nära metallväggen genom stark kyleffekt, producerar stor överkylningsgrad och ett stort antal heterogena kärnor. Dessa kärnor i kall smälta i dendittillväxt, på grund av värmeavledning av kristallisation utan riktad, och en hel del, kärna blockerar varandra fortsätter att växa upp, så nära den cirkulära gjutningsväggen bildar liten, axiell kristallorganisation, med ökningen av stelning tjocklek och stabil stelning skal bildning, korn direkt, av ytan av fina axiella kristall några korn för basen tillväxt, utvecklats från yttre och inre tillväxt av kolumnformad kristall område. På grund av koaguleringsskiktets barriärkylning reduceras legeringsvätskekylningshastigheten, vilket resulterar i lägre legeringsstelningshastighet, centrifugalgjutningsprocesslegeringsvätskan styrs huvudsakligen av den endimensionella kyltemperaturen, vid denna tidpunkt, envägs värmeavledningsförhållanden vid gränsytan mellan fast och vätska, under inverkan av envägsvärmeflöde, legeringen längs den radiella ringgjutningstillväxten, sålunda bildad i figur 1 (b) areakolonn. På grund av den selektiva tillväxten, i utvecklingen av den kolumnformade kristallen, ju längre avståndet är från väggen, desto mer elimineras de ogynnsamma kristallerna, desto mer koncentrerad riktningen av den kolumnformade kristallen och desto större är kornstorleken, eftersom visas i figur 1 (c).
3 Orsaker till makroskopisk segregation 3.1 Under stelningen av centrifugalgjutgodset utsätts den roterande metallvätskan för den radiella centrifugalkraften och vertikal, och den raka nedåtriktade gravitationen. Centrifugalkraften är proportionell mot rotationsradien och proportionell mot kvadraten på vinkelrotationshastigheten:
F är borta från m2r
Där: F är centrifugalkraften hos metallvätskan; m är massan av metallvätskan; det är kastets roterande vinkelhastighet. Liksom med gravitationsaccelerationen i gravitationsfältet kommer metallvätskan att ha en centrifugalacceleration i det roterande centrifugalkraftfältet.3.2 Sammansättningssegregation För centrifugalgjutning av 42 CrMo-ringgjutning kommer omfördelningen av de lösta atomerna att ske med stelningstemperaturen och den ursprungliga sammansättningen av den fasta fasen och den flytande fasen. Således leder det till drastiska förändringar i legeringssammansättningen. Enligt den makroskopiska segregationsekvationen p är medelhastigheten för legeringsflödet och dess kylningshastighet för stelning den makroskopiska förspänningen
u 1
Analys spelar huvudrollen. När resultatet är 1, ingen segregering. På grund av effekten av centrifugalkraften accelereras dess flödeshastighet, när legeringsvätskeflödeshastigheten v. I motsats till stelningshastighetens riktning u, strömmar vätskan från den heta änden av tvåfasområdet till den kalla änden, dvs. , från det inre flödet med mindre löst ämne till roten av det lösta ämnet rika området, vilket producerar negativ segregation, och annars, producerar positiv segregation tillbaka. I denna studie, under påverkan av legeringselement, har krom en stark affinitet med kol, vilket minskar diffusionshastigheten för kol, ökar inkubationstiden för underkyld austenitnedbrytning och saktar ner stelningshastigheten, vilket genererar segregation.3.3 Skiktsegregering Figur 4 är ett schematiskt diagram av metallvätskeflödet på den gjutna axiella sektionen. När legeringsvätskan i gjutgodset, metallvätskan i form av flödet av axiellt flöde, rörelse, nämligen det första lagret av metallvätska ① gör axiellt flöde, på grund av temperatursänkningen, flödeshastigheten, liten, hastigheten på den första strömmen ② flöde och bortom det första flödet, flödet, och så vidare, på grund av förhållandena för stelning av temperatur, såsom temperatur, hastighet och vävnadsskillnad, bildade i form av koncentriska ringar.
3.4 Åtgärder för att minska segregationen Åtgärderna för att minska makrosegregeringen är: ① Välj lämplig gjuthastighet, så att legeringsvätskan har
En lämplig flödeshastighet.② Tillsätt inkubationsmedlet i stelningsprocessen av legeringsvätskan för att påskynda stelningen.③ Använd lämplig kylningsmetod för att förkorta stelningstiden för tvåfasområdet i fast-vätskeform och öka stelningstiden för kylning. så långt som möjligt.
Vävnadsegenskaper och makro-seanalys av Cu-17Ni-3Al-X legeringsgjutning av Cu-17Ni-3Al-X kopparlegering med en yttre cirkeldiameter på 265 mm, tjocklek 50 mm och en höjd av 125 mm framställdes genom centrifugalgjutningsmetod. Vävnadsegenskaperna och makrosegregeringen av kopparlegeringsgjutning studerades med metallografi och elektronisk sond. Resultaten visar att det finns två former av isoaxiell kristall och cylindrisk kristall i gjutgodset, som är fördelade i gjutstyckets yttervägg och innervägg och fördelat i gjutstyckets centrum och området nära gjutstyckets innervägg. . I huvudkombinationen visade guldelementen Cu, Ni och Al lätt makroskopisk segregation längs gjutstyckets radiella och axiella riktningar, men låg fortfarande inom legeringens designområde.2 Testresultat 2.1 Vävnadsegenskaper hos gjutgodset. makroskopiska vävnadsegenskaper hos gjutstycket visas i figur 2. Det kan ses från figuren att gjutstyckets makroskopiska vävnadsmorfologi är symmetrisk längs gjutstycket; den makroskopiska organisationen av gjutgodset kan delas in i fyra uppenbarligen olika områden: den fina isoaxiala zonen på gjutstyckets yttervägg (①, parallellt med gjutgodset (ID, grov isoaxialzon (II) nära gjutstyckets innervägg), IV nära änden till gjutstyckets innervägg). De organisatoriska egenskaperna för dessa 4 regioner visas i tabell 1.
Anledningen är att flödet av metallsmälta och omfördelningen av lösta atomer inte orsakar drastiska förändringar i legeringens sammansättning. Enligt den diskriminerande formeln för makroskopisk segregation är villkoren för att eliminera makroskopisk segregation:
v / u / ( 1)
När legeringen bestäms bestäms medelhastigheten för vätskeflödet i dendriten och stelningshastigheten för legeringen u. För den stelnade och sammandragna legeringen, när medelhastigheten för vätskeflödet i dendriten och stelningshastigheten för legeringen är i motsatt riktning, ju mindre medelhastigheten för vätskeflödet är och ju högre, desto gynnsammare är det att minska makroskopisk segregation. Under centrifugalgjutning accelereras i allmänhet flödeshastigheten för centrifugalkraften och Coridiankraften, vilket är ogynnsamt för att förhindra makroskopisk segregation. Men i denna studie, eftersom huvudkomponenterna är koppar och nickel, är deras densitetsskillnad i smältan mycket liten, dessutom kan centrifugalgjutning av vattenkylning effektivt förfina dendriten, förbättra legeringens stelningshastighet, särskilt eftersom väggtjockleken på gjutämnet (ca 55 mm) kan effektivt hämma smältflödet, för att eliminera eller minska syftet med makroskopisk segregering av gjutgodset.
Enligt kraven i RCC-M är materialet i huvudrörledningen till kärnkraftsön CPR1000 reaktortryckvattenreaktor kärnkraftverk austenit rostfritt stål (franska märket Z3CN20-09M). Detta test fastställde järnhalten i huvudrörledningen enligt MC1000 shevler-diagrammet (Schaeffler) och MC1340-sektionerna, och analyserade orsakerna till skillnaderna i detekteringsresultaten för olika metoder. Baserat på tillverkningserfarenheterna av huvudrörledningen och innehållet i RCC-MM3406 analyserades orsakerna till den ökande fördelningen av järnhalten i rörledningen. Omfattningen av tillämpningen av metoden för bedömning av ferrithalt och MC1340, bestämning av ferrithalt och metoden för att eliminera den ojämna fördelningen av ferrit i huvudkanalen sammanfattas.
Nackdelen med centrifugalgjutning är den roterande metallvätskan under inverkan av centrifugalkraft, hög densitet av element, organisation har en större trend till väggen (den yttre ytan av centrifugalröret) och den mindre densiteten, elementet och organisationen har en större trend att migrera till den inre ytan, detta fenomen kallas centrifugalgjutning flytande, yttre fenomen, kommer att göra gjutsammansättningen segregation, såsom huvudcentrifugalrör austenit rostfritt gjutning, kol, kväve, fosfor och svavelelement att flyta på den inre ytan av centrifugalröret, och högdensitetselement till centrifugalrörets yttre yta. Kombinerat med materialet i centrifugalröret i RCC-M Z3CN20-09M austenit en ferrit rostfritt stål, inklusive kol, kväve, fosfor, svavel och andra element är tätheten mycket lägre än för järn, gjutning av metallstål i gjutning ihålig kylningsprocess (naturlig kylning), genom centrifugalkraften till innerväggens migration, så att kol, kväve, fosfor, svavel och andra element från utseendet på den inre ytan ökar. Två grupper av testprover valdes ut i tabell 2, och kvävehalten bestämdes genom spektroskopisk metod. Resultaten visas i tabell 3, och slutsatsen ovan bekräftas ytterligare.
Det kan ses från metallografi och Schevler-diagram och DeLong-diagrammet som härrör från det att kol och kväve är de mest inflytelserika elementen som främjar bildningen eller stabiliseringen av austenit. I DeLong-diagrammet är kol och kväve i beräkningsformeln för elementet nickelekvivalent 30 procent. Man drar slutsatsen att ökningen av ferrithalten i centrifugalröret från den inre väggen till den yttre väggen är ökningen av kol och kväve från den yttre ytan till den inre ytan och centrifugalrörets inre flytning och sedimentering.2.3 Kontroll. av centrifugalgjutkomponenter I industriell produktion används ofta centrifugalgjutkomponenter för att tillverka gjutgods med gradientegenskaper, såsom metallkompositgjutgods med hög slitstyrka på innerytan. Dessutom, efter centrifugalgjutning, är vattenspray snabbkylning (vattenkylt centrifugrör) centrifugalgjutrör mindre än luftkylningscentrifugalgjutröret, och fördelningen av järn är relativt enhetlig. MP30 ferrittestare användes för att bestämma järnhalten vid 1/4 av den inre ytan, 1/2 och 1/4 av den yttre ytan av Yangjiang 1 enhet. Detektionspunkten visas i figur 6 och resultaten visas i tabell 4. Enligt tabell 4 användes snabb kylning med vattensprutning efter centrifugalgjutning, utan uppenbar ökande järnfördelning från den inre vattenväggen till den yttre väggen.(3 ) Som framgår av metallografi och DeLong-diagram liknar kväve kol, vilket främjar bildningen av austenit eller stabila austenitelement. Vid sammansättningsanalys och kontroll av huvudcentrifugalrörsugnen måste, förutom att uppfylla ferrithalten i RCC-MM3406 bedömd med shevler-diagram, även kväve och andra kvarvarande element kontrolleras.(4) När austenitferriten i rostfritt stål centrifugerar röret gjuts, högtemperaturmetallvätskan stelnar med centrifugalkraft. Eftersom densiteten av kväve och kol är mycket lägre än järn, tenderar den att migrera till centrifugrörets innervägg, vilket leder till segregering av feritinnehåll på grund av segregering av komponenter. Metoden för att kontrollera sammansättningen och vävnadssegregeringen av centrifugröret av rostfritt stål av austenit-ferrit är vattenkyld centrifugering. Samtidigt producerar centrifugalgjutning egenskaperna för sammansättningssegregering, vilket kan producera specialprodukter och gjutgods med prestandakrav.
