Organizacijske karakteristike 42 CrMo prstenaste gredice Slika 1 je računalna numerička simulacija skrutnutog tkiva vertikalnim centrifugalnim lijevanjem pri brzini lijevanja od 480 rad/s, temperaturi lijevanja od 1500 stupnjeva, vanjskim promjerom odljevka od 1000 mm, unutarnjeg promjera od 360mm i procesnih parametara hlađenja vodenim lijevacima. Slika 4. Kao što se može vidjeti sa slike, vanjska stijenka prstenastog odljevka jednoliko je fino izopaksijalno kristalno područje. U unutrašnjosti odljevka zrna se mijenjaju iz finog izopaksijalnog kristala u debelu stupčastu kristalnu regiju, a stupčasti kristal postaje sve veći i veći. To je zbog legure u procesu centrifugalnog skrućivanja lijevanja, kada metalna tekućina ulazi u odljevak, hlađenje stijenke, početni čvor, skrućivanje kristala, kristalna latentna toplina je okomita na stijenku lijevanog kontinuiranog rasipanja topline prema van, tako da metala do postavljanja u skrućivanju procesa centrifugalnog lijevanja, jer je stijenka lijevanja hladna, a stijenka lijeva je hladna, ali prskanje vodom, kada se metal visoke temperature susreće sa stijenkom lijevanja niske temperature, u blizini metalne stijenke jakim učinkom hlađenja, proizvodi veliki stupanj prehlađenja i veliki broj heterogenih jezgri. Ove jezgre u hladnoj talini u rastu dendita, zbog disipacije topline kristalizacije bez usmjerenja, i puno, jezgre se međusobno blokiraju i dalje rastu, tako da u blizini kružnog područja stijenke odljevka formiraju sićušnu, aksijalnu kristalnu organizaciju, s povećanjem debljine skrućivanja i stabilne ljuske skrućivanja, zrna izravno, na površini finog aksijalnog kristala neka zrna za osnovni rast, razvijena iz vanjskog i unutarnjeg rasta stupčastog kristalnog područja. Zbog hlađenja barijere koagulacijskog sloja, brzina hlađenja tekućine legure je smanjena, što rezultira manjom brzinom skrućivanja legure, proces centrifugalnog lijevanja tekućine legure uglavnom se kontrolira jednodimenzionalnom temperaturom hlađenja, u ovom trenutku, jednosmjernim uvjetima rasipanja topline na sučelje kruto-tekućina, pod djelovanjem jednosmjernog toka topline, legura duž radijalnog rasta prstenastog odljevka, tako formirana u stupcu područja na slici 1 (b). Zbog selektivnog rasta, u razvoju stupčastog kristala, što je udaljenost od stijenke veća, nepovoljni kristali se više eliminiraju, koncentriraniji je smjer stupčastog kristala i veća je veličina zrna, kao prikazano na slici 1 (c).
3 Razlozi makroskopske segregacije 3.1 Tijekom skrućivanja centrifugalnog odljevka, rotirajuća metalna tekućina podvrgnuta je radijalnoj centrifugalnoj sili i okomitoj i ravnoj gravitaciji prema dolje. Centrifugalna sila proporcionalna je polumjeru rotacije, a proporcionalna kvadratu kutne brzine rotacije:
F je udaljen od m2r
Gdje je: F centrifugalna sila metalne tekućine; m je masa metalne tekućine; to je rotacijska kutna brzina odljeva. Kao i kod gravitacijskog ubrzanja u gravitacijskom polju, tekući metal će imati centrifugalno ubrzanje u rotirajućem polju centrifugalne sile. 3.2 Segregacija sastava Za centrifugalno lijevanje 42 CrMo prstenastog lijevanja, preraspodjela atoma otopljene tvari dogodit će se s temperaturom skrućivanja i izvorni sastav krute faze i tekuće faze. Stoga dolazi do drastičnih promjena u sastavu legure. Prema makroskopskoj segregacijskoj jednadžbi p, prosječna brzina protoka legure i njezina brzina hlađenja skrućivanja su makroskopski odmak
u 1
Analiza igra glavnu ulogu. Kada je njegov rezultat 1, nema segregacije. Zbog djelovanja centrifugalne sile ubrzava se njezina brzina strujanja, kada je brzina strujanja tekućine legure v. Suprotno smjeru brzine skrućivanja u, tekućina teče s vrućeg kraja dvofaznog područja na hladni kraj, tj. , od unutarnjeg toka s manje otopljene tvari do korijena područja bogatog otopljenom tvari, stvarajući negativnu segregaciju, i inače, stvarajući pozitivnu segregaciju natrag. U ovoj studiji, pod utjecajem elemenata legure, krom ima snažan afinitet s ugljikom, što smanjuje brzinu difuzije ugljika, produljuje razdoblje inkubacije prehlađenog raspadanja austenita i usporava brzinu skrućivanja, stvarajući tako segregaciju. 3.3 Segregacija slojeva Slika 4 je shematski dijagram protoka metalne tekućine na lijevanom aksijalnom presjeku. Kada se tekućina legure ubaci u odljevak, metalna tekućina u obliku toka aksijalnog toka, kretanja, naime prvi sloj metalne tekućine ① čini aksijalni tok, zbog smanjenja temperature, brzine protoka, male, brzine prvi tok ② protok i dalje od prvog toka, protoka, i tako dalje, zbog uvjeta skrućivanja temperature, kao što su temperatura, brzina i razlika tkiva, formirana u obliku koncentričnih prstenova.
3.4 Mjere za smanjenje segregacije Mjere za smanjenje makro segregacije su: ① Odaberite odgovarajuću brzinu lijevanja, tako da tekućina legure ima
Prikladna brzina protoka.② Dodajte sredstvo za inkubaciju u procesu skrućivanja tekućine legure kako biste ubrzali skrućivanje.③ Primijenite odgovarajuću metodu hlađenja da skratite vrijeme skrućivanja dvofaznog područja kruto-tekuće i povećajte vrijeme hlađenja skrućivanja koliko god je moguće.
Karakteristike tkiva i makroanaliza legure Cu-17Ni-3Al-X odljevak legure bakra Cu-17Ni-3Al-X s promjerom vanjskog kruga od 265 mm, debljinom od oko 50 mm i visine od 125 mm pripremljeni su metodom centrifugalnog lijevanja. Karakteristike tkiva i makrosegregacija odljevka bakrene legure proučavani su metalografijom i elektronskom sondom. Rezultati pokazuju da postoje dva oblika izoaksijalnog kristala i cilindričnog kristala u odljevku, koji su raspoređeni u vanjskoj stijenci i unutarnjoj stijenci odljevka, te raspoređeni u središtu odljevka i području blizu unutarnje stijenke odljevka. . U glavnoj kombinaciji, elementi zlata Cu, Ni i Al pokazali su blagu makroskopsku segregaciju duž radijalnog i aksijalnog smjera odljevka, ali su još uvijek unutar projektiranog raspona legure.2 Rezultati ispitivanja 2.1 Karakteristike tkiva odljevka Tipični makroskopske karakteristike tkiva odljevka prikazane su na slici 2. Sa slike se može vidjeti da je morfologija makroskopskog tkiva odljevka simetrična duž odljevka; makroskopska organizacija odljevka može se podijeliti u četiri očito različita područja: fina izoaksijalna zona vanjske stijenke odljevka (①, paralelna s odljevkom (ID, gruba izoaksijalna zona (II) blizu unutarnje stijenke odljevka, IV blizu kraja unutarnje stijenke odljevka).Organizacijske karakteristike ova 4 područja prikazane su u tablici 1.
Razlog je taj što strujanje metalne taline i preraspodjela atoma otopljene tvari ne uzrokuju drastične promjene u sastavu legure. Prema diskriminantnoj formuli makroskopske segregacije, uvjeti za uklanjanje makroskopske segregacije su:
v / u / ( 1)
Kad se odredi legura, odredi se prosječna brzina strujanja tekućine u dendritu i brzina skrućivanja legure u. Za skrutnutu i kontrahiranu leguru, kada su prosječna brzina protoka tekućine u dendritu i brzina skrućivanja legure u suprotnom smjeru, što je manja prosječna brzina protoka tekućine i veća, to je povoljnije smanjiti makroskopska segregacija. Tijekom centrifugalnog lijevanja, brzina protoka centrifugalne sile i koridijanske sile općenito se ubrzava, što je nepovoljno za sprječavanje makroskopske segregacije. Međutim, u ovoj studiji, budući da su glavne komponente bakar i nikal, njihova razlika u gustoći u talini je vrlo mala, osim toga, vodeno hlađenje centrifugalnog lijevanja može učinkovito pročistiti dendrit, poboljšati brzinu skrućivanja legure, posebno zato što je debljina stijenke odljevak (oko 55 mm), može učinkovito spriječiti protok taline, tako da eliminira ili smanji svrhu makroskopske segregacije odljevka.
Prema zahtjevima RCC-M, materijal glavnog cjevovoda nuklearnog otoka reaktora CPR1000 tlačnovodnog reaktora nuklearne elektrane je austenitni nehrđajući čelik (francuska marka Z3CN20-09M). Ovim ispitivanjem utvrđen je sadržaj željeza u glavnom cjevovodu prema MC1000 shevlerovom dijagramu (Schaeffler) i MC1340 presjecima, te su analizirani razlozi razlika u rezultatima detekcije različitih metoda. Na temelju iskustva u proizvodnji glavnog cjevovoda i sadržaja RCC-MM3406, analizirani su razlozi rastuće distribucije sadržaja željeza u cjevovodu. Sažeto je prikazan opseg primjene metode određivanja sadržaja ferita i MC1340, određivanje sadržaja ferita, te metoda otklanjanja neravnomjerne raspodjele ferita u glavnom kanalu.
Nedostatak centrifugalnog lijevanja je rotirajuća metalna tekućina pod djelovanjem centrifugalne sile, velika gustoća elemenata, organizacija ima veći trend taloženja na stijenku (vanjsku površinu centrifugalne cijevi), a manja gustoća, element i organizacija ima veći trend migriranja na unutarnju površinu, ovaj fenomen se naziva lebdenje centrifugalnog lijevanja, vanjski fenomen, učinit će segregaciju sastava odljevka, kao što je glavna centrifugalna cijev, austenit od nehrđajućeg lijeva, elementi ugljika, dušika, fosfora i sumpora plutaju na unutarnjoj strani površinu centrifugalne cijevi, a elemente visoke gustoće na vanjsku površinu centrifugalne cijevi. U kombinaciji s materijalom centrifugalne cijevi u RCC-M Z3CN20-09M austenit jednoferitnom nehrđajućem čeliku, uključujući ugljik, dušik, fosfor, sumpor i druge elemente gustoća je daleko niža od gustoće željeza, lijevanje metalnog čelika u lijevanju šuplji proces hlađenja (prirodno hlađenje), centrifugalnom silom do migracije unutarnje stijenke, tako da se ugljik, dušik, fosfor, sumpor i drugi elementi povećavaju s pojavom unutarnje površine. U tablici 2 odabrane su dvije skupine ispitnih uzoraka, a sadržaj dušika određen je spektroskopskom metodom. Rezultati su prikazani u tablici 3, a gornji zaključak je dodatno potvrđen.
Iz metalografije i Schevlerovog dijagrama i iz njega izvedenog DeLongovog dijagrama može se vidjeti da su ugljik i dušik najutjecajniji elementi koji potiču stvaranje ili stabilizaciju austenita. U DeLongovom dijagramu ugljik i dušik u formuli za izračun ekvivalenta elementa nikla iznose 30 posto. Zaključuje se da je povećanje sadržaja ferita u centrifugalnoj cijevi od unutarnje stijenke prema vanjskoj stijenci povećanje ugljika i dušika s vanjske površine na unutarnju površinu te unutarnje plutanje i taloženje odljevka centrifugalne cijevi. 2.3 Kontrola komponenti za centrifugalno lijevanje U industrijskoj proizvodnji komponente za centrifugalno lijevanje često se koriste za proizvodnju odljevaka sa svojstvima gradijenta, kao što su metalni kompozitni odljevci s visokom otpornošću na trošenje na unutarnjoj površini. Osim toga, nakon centrifugalnog lijevanja, cijev za centrifugalno lijevanje koja se brzo hladi (vodom hlađena cijev centrifuge) manja je od cijevi za centrifugalno lijevanje koja se hladi zrakom, a raspodjela željeza je relativno jednolika. MP30 tester ferita korišten je za određivanje sadržaja željeza na 1/4 unutarnje površine, 1/2 i 1/4 vanjske površine jedinice Yangjiang 1. Točka detekcije prikazana je na slici 6, a rezultati su prikazani u tablici 4. Prema tablici 4, brzo hlađenje raspršivanjem vode usvojeno je nakon centrifugalnog lijevanja, bez očitog povećanja distribucije željeza od unutarnjeg vodenog zida do vanjskog zida.(3 ) Kao što se može vidjeti iz metalografije i DeLongovog dijagrama, dušik je sličan ugljiku, koji potiče stvaranje austenita ili stabilnih austenitnih elemenata. U analizi sastava i kontroli glavne centrifugalne cijevne peći, osim ispunjavanja sadržaja ferita RCC-MM3406 procijenjenog Shevlerovim dijagramom, također se moraju kontrolirati dušik i drugi zaostali elementi. (4) Kada centrifuga od austenitnog ferita od nehrđajućeg čelika cijev se lijeva, metalna tekućina visoke temperature skrućuje se centrifugalnom silom. Budući da je gustoća dušika i ugljika daleko niža od gustoće željeza, on teži migrirati na unutarnju stijenku cijevi centrifuge, što dovodi do segregacije sadržaja ferita zbog segregacije komponenti. Metoda za kontrolu sastava i segregacije tkiva austenit-feritne cijevi centrifuge od nehrđajućeg čelika je centrifugiranje hlađeno vodom. U isto vrijeme, centrifugalno lijevanje proizvodi karakteristiku segregacije sastava, što može proizvesti posebne proizvode i odljevke sa zahtjevima performansi.
