·144- 北京科技大学学报 1999年第2期 近)，D。=4×10-~1×10-7m2/s(低碳钢中， 偏析的存在，可用析巢毛细现象理论说明倒.晶粒 1300~1500℃)，R为凝固层厚度除以浸人时间. 生长时，晶粒主轴前端向液相中突起，并向液相 则C可以通过计算得到.K。为分配系数，D,为扩 中排出多余的溶质原子，这些溶质原子不仅在晶 散系数， 胞尖端正前方排出，而且还向凸起部的侧面排 出，使晶粒与晶粒间隙中溶质浓度提高，使溶质 原子向晶界析集.同样图7中，显现出晶界部分的 Cr为13.97%，而未显现出品界部分Cr为14.38%， 这就是区域偏析的存在，这是由于凝固速度快， 液相中的溶质原子快速不均匀造成了不同区域 Cr分布有区别 图s5Cr元素厚度方向分布 盐酸硝酸混和酒精洛液漫蚀表面 反向凝固工艺中的凝固过程是一个动态过 程，假设在固相中完全不能扩散，在液相中尚能 进行一定程度的扩散，不考忠对流搅拌等运 图7凝层偏析 动.液相成分为C。,则凝固的固相金属的成分应 4 铸态不锈钢层的实际晶粒度 k,C。由于k。<1,所以k,C。<C。因而，一部分溶 质原子被排挤到固液米面，由于来不及向液相中 钢的实际晶粒度是指在交货状态下钢的实 扩散导致界面浓度大于液相浓度，在以后的界面 际晶粒大小，及经不同热处理后，钢和零件所得 推进时所得到的固相金属是由固液界面附近溶 到的实际晶粒M,在测定不锈钢凝固层的晶粒度 质浓度较高的液相中凝固而成的，则它的浓度变 时，采用的是弦计算法， 化沿图6(a)中PQ线变化.当固液界面上的固相 放大100倍下观察，数出厚度，宽度方向定长 浓度达到C。后，便不再有多余的溶质原子向液相 下的平均晶粒数NN.每个方向达选3个不同的 中排出，形成稳态的结晶过程，见图6. 部位，分别记作Nn:Nr Np Nn Nn N用式 (a) (b) (2)计算出单位长度和宽度上的平均晶粒数n, nw测定和计算结果见表1. Co n=(N,+N2+N)/3C (2) Cs 认为长度与宽度方向的结晶情况近似，晶粒 均匀性相似.因此，用宽度方向值代替长度方向 的值，即n,=nw R 0 用式3求出1mm2宽度、厚度方向的晶粒 周相界面 液相 数n,测定及计算结果见表1. 图6过渡区形成示意图 n,=07n2·nw·i (3) (e)Fe-Cr相图一角：b)成分变化图 求出1nn值，便可确定钢的晶粒度. 3.2凝固层元素偏析 求出的晶粒度的值，列在表2中，从表中可以 不锈钢凝固层的结晶过程是一种不平衡的 看出，晶粒度基本都集中在5.8~6.3之间.表2说 结晶过程，而且由于冷却速度快，凝固层中的铬 明钢液温度.母带厚度、插入时间对晶粒度的影 元素来不及扩散均匀化而形成偏析. 响不是很大，反向凝固钢带的晶粒度基本均 图7中，晶粒晶界Cr的质量分数为15.64%， 匀.同时，由于铁素体不锈钢1C17的铸态组织的 Si的质量分数为0.58%，而晶粒内部Cr为 晶粒度用同样算法计算为4.8，这说明反向凝固 13.78%,Si为0.10%、这个差值的出现说明了显微 钢带的品粒度尺寸相对细小