D0I:10.13374/j.issn1001053x.2013.01.009 第35卷第1期 北京科技大学学报 Vol.35 No.1 2013年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2013 非均质形核细化16Mn钢凝固组织 华正利12)，宋波12)四，毛璟红3)，王梦1,2) 1)北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京100083 2)北京科技大学冶金与生态工程学院.北京1000833)北京科技大学材料科学与工程学院、北京1000832) 2j通信作者，E-mai:songbo@metall..ustb.edu.cn 摘要通过感应炉对比实验，考察了基于不同非均质形核理论计算所得的三类有效形核质点C2O3、ZrO2和MgO 对细化16M加钢凝固组织的影响.结果表明：只符合点阵错配度理论判据的Mg0形核质点将铸锭等轴晶率从32%提高 至37%：只符合静电作用理论判据的ZO2形核质点将等轴晶率提高至40%：同时满足点阵错配度理论和静电作用理论 判据的Ce2O3非均质形核质点将等轴晶率提高至44%.在上述三个非均相成核的粒子中，Ce2O3能最大程度细化16Mm 钢凝固组织.钢中形成以上三类形核核心后，钢的原始奥氏体晶粒尺寸以及显微组织均得到不同程度细化， 关键词凝固：形核；点阵错配：静电作用；徽观组织 分类号TG244+.3 Refining the solidification structure of 16Mn steel by heterogeneous nucleation HUA Zheng-lil2),SONG Bol2),MAO Jing-hong),WANG Meng2) 1)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:songbo@metall.ustb.edu.cn ABSTRACT The influence of three effective nucleation particles of Ce2O3,ZrO2 and MgO based on calculations from different heterogeneous nucleation theories on the refining solidification structure of 16Mn steel was studied by induction furnace contrast experiment.The equiaxed crystal ratio of ingots increases from 32%to 37%by heterogeneous nucleation MgO particles which are only consistent with the criterion of the lattice disregistry theory;it increases to 40%by ZrOaparticles which only consist with the criterion of the electrostatic effect theory;and it increases to 44%by Ce2O:particles which follow the criteria of both the lattice disregistry theory and electrostatic effect theory.Among the above three heterogeneous nucleation particles,Ce2O3 has the maximum ability to refine the solidification structure of 16Mn steel.The prior austenite grain size and microstructure of 16Mn steel are refined in different degrees after the above three kinds of nucleation particles form in molten steel. KEY WORDS solidification;nucleation;lattice mismatch;electrostatic effect:microstructure 钢铁材料正在朝高均质化、超细晶化方向发的理论主要有点阵错配度理论2-别、静电作用理 展，以期获得更好的综合使用性能和更长的使用论-61、界面能（或湿润角）理论7-8)等，其中应 寿命.钢液凝固过程的控制对钢材性能至关重用较广的是点阵错配度理论。文献[]根据点阵 要.在凝固过程中，钢液中存在的固态化合物基错配度理论，对于各种常见化合物（碳化物、氨 底可以作为初生铁素体相或初生奥氏体相的形化物、氧化物和硫化物)与钢液凝固形核相(6 核核心，促进钢液非均质形核，实现凝固组织的和-F)之间的二维错配度进行了系统的计算，结 晶粒细化)目前评价非均质形核核心触媒效用果认为对6Fe非均质形核有显著效用的基底为 收稿日期：2011-11-07 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51274269)：中央高校基本科研业务费专项(FRF-SD-12-002B:FRF-SD-12-010A)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 非均 质形核细化 钢凝 固组织 华正利喇 , 宋 波, 困, 毛憬红 , 王 梦喇 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室, 北京 北京科技大学冶金与生态工程学院 北京 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 邑 通信作者, 一 ` 、卜,, 摘 要 通过感应炉对比实验, 考察了基于不同非均质形核理论计算所得的三类有效形核质点 。 、 和 人坛。 对细化 钢凝固组织的影响 结果表明 只符合点阵错配度理论判据的 形核质点将铸锭等轴晶率从 提高 至 只符合静电作用理论判据的 形核质点将等轴 晶率提高至 同时满足点阵错配度理论和静电作用理论 判据的 非均 质形 核质点将 等轴 晶率提 高至 在上 述三个 非均相成 核 的粒 子中, 能最 大程 度细 化 钢 凝固 组织 钢 中形成 以上 三类 形核核心 后, 钢 的原 始奥 氏体 晶粒 尺寸 以及 显微组织 均得 到不 同程度细 化 关键词 凝固 形核 点阵错配 静电作用 微观组织 分 类号 十 万洲 ` `。一 `, “, 万` 刀。`, “困, 恻 。五 `。一`。。护 , 似 万` 对 。` , , , , 、《。 , , ,, 群 , , , , , 、 , 艺 , 七 , 。 、 玉 一 , 一 · 、, , 一 , 旋 、 钢铁材料正在朝高均质化 、 超细 晶化方 向发 展, 以期 获得更好 的综合使用性 能和更长 的使 用 寿 命 钢液凝 固过程 的控 制对钢材性 能至 关重 要 在 凝 固过程 中, 钢 液 中存在 的固态 化合物基 底 可 以作 为初 生铁 素 体相 或初 生奥 氏体 相 的形 核核心, 促进 钢液 非均质形核, 实现凝 固组织 的 晶粒 细化 ` 目前 评价 非均质 形核 核心触媒 效用 的理论主要有点阵错配度 理论 “一 、 静 电作用 理 论 一 、 界面能 或湿润角 理论 一 等, 其中应 用较广的是点阵错配度理论 文献 【 根据点 阵 错配度理论, 对 于各种 常见化合物 碳化物 、 氮 化物 、 氧化物和硫化物 与钢液凝固形核相 必一 和 午 之间的二维错配度进行 了系统的计算, 结 果认为对 承 非均质 形核有显 著效用 的基底为 收稿 日期 一 一 基金项目 国家 自然科学基金资助项 目 中央高校基本科研业务费专项 一 一 一 一 一 一 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2013.01.009