Vol.20 No.3 于艳等：悬浮浇注对GCr15轴承钢凝固过程的影响 ·265· △T=GK2/4R (5) 将R=G代人(3)式得： △T=GK2/4 (6) 式中：G一温度梯度；R一晶体长大速度（即凝固速度）：一合金的冷却速度；△T一合金结晶的 温度间隔，；K一合金钢锭的凝固系数， 由公式(6)可以看出，实际结晶温度间隔与温度梯度的平方成正比.悬浮浇注工艺极大地 改善了钢锭截面温度分布，因此也减小了钢锭结晶温度间隔，同时也细化了结晶组织，从而降 低了钢锭的中心缩松和缩孔，改善了钢锭的质量.普通浇注和悬浮浇注钢锭中心区域实测结 晶温度间隔分别为60℃和15℃. 3.5悬浮浇注对有效溶质分配系数的影响 GC15轴承钢碳元素含量高，偏析系数大，故碳元素的中心偏析严重，其化学分析结果见 图4.凝固速度对成分偏析有重要影响，用有效分配系数K来讨论液相中有对流作用的溶质 再分配.有效分配系数是与凝固速度有关的物理量，它与凝固速度的关系如下：) K=Cs/Co=Ko/[K+(1-K)e] (7) 式中：K一平衡溶质分配系数；δ、一边界层厚度；D,一溶质在液相中的扩散系数 由此可见，凝固速度越大，C越向C。趋近，偏析越小.悬浮浇注工艺提高了钢锭的凝固 速度，也极大地改善了钢锭中C,S,P的偏析，如图4所示， 1.00 。悬浮浇注 0.022o悬浮浇注 0.021·普通浇注 (b) 0.020。悬浮浇注 ·普通浇注 0.019 (c) 0.96 0.020 ·普通浇注 0.018 0.019 0.92 9 80.017 交0.017 006 0.88 0.015 0.015 0.014 0.84t 0.0131 0.0134 00.250.500.751.00 00.250.500.751.00 00.250.500.751.00 X/R R XR 图4不同工艺钢锭截面上的元素分布：(a)碳；(b)硫：(c)磷 4结论 悬浮浇注工艺降低了钢液的过热度，改善了钢锭截面的温度分布；提高了钢锭的形核率， 合金的组织得到细化；减小了合金的结晶温度间隔，减弱了钢锭中心缩松程度；并极大地提高 了钢锭的凝固速度，改善了钢锭截面C,S,P分布. 参考文献 ,1王金华.悬浮铸造，北京：国防工业出版社，1982 2胡汉起.金属凝固原理.北京：机械工业出版社，1991 (下转306页)