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钢中的非金属夹杂物对铸钢件质量和性能的影响

钢中的非金属夹杂物对铸钢件质量和性能的影响,不仅威页手夹杂物数量的多少,而且与夹杂物的类型、形状、大小、变形行为和分布情况有着密切的关系。大型低碳钢铸件,钢中碳含量低,其冶炼与凝固特性决定了铸件易形成显微夹杂、裂纹等缺陷,即使挂舵臂中存在少量的非金属夹杂物,也足以影响到其机械力学性能。
(1)单向拉伸条件下夹杂物及其周围基体变载荷作用下等效应力场的分布计算,建立了夹杂物微观力学行为模型
依据等体积分数原则,根据物性参数,针对不同形态夹杂物,计算了在单向拉伸条件下的应力分布。同一物性参数条件下,应力均发生在与单向拉伸方向垂直的夹杂物和基体的界面处,且应发生在夹杂物内。圆形夹杂物内的应力分布较均匀,应力相对较小;而五边形夹杂物内的应力分布不均匀,应力。
研究了夹杂物方位和间距对应力分布的影响。圆形夹杂物的方位和间距对应力分布影响较小;而当夹杂物的方位与拉力平行,应力将发生在正方形夹杂物间的内部。应力随着夹杂物的靠近而快速增加,当两夹杂距离增大到球径的两倍时,间距对应力的影响祷减小。
(2)开发了专用稀土复合精炼变质剂,改善夹杂物形态与分布
根据上述分析结果,为使钢中夹杂物形态多为细小、球形、弥散分布,减小应力集中对基体的割裂作用,削弱夹杂物的危害,开发了专用稀土复合精炼变质剂,改善夹杂物形态与分布,提高了铸件力学性能。采用增加晶核核心和阻止夹杂物尖角优先生长的技术思路,通过研究变质剂组元与夹杂物形态的关系,研制出了专用变质剂;以v和Ti作为外来晶核核心,增加晶核数量,细化了晶粒;以稀土元素为表面活性元素在结晶前沿优先生长,使夹杂物钝化或圆球。