Organisationsmerkmale eines 42-CrMo-Ringknüppels. Abbildung 1 ist die numerische Computersimulation des verfestigten Gewebes durch vertikales Schleudergießen mit einer Gießgeschwindigkeit von 480 rad/s, einer Gießtemperatur von 1500 Grad, einem Außendurchmesser des Gussteils von 1000 mm Innendurchmesser von 360mm und die Prozessparameter der Gusswasserkühlung. Abbildung 4. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, ist die Außenwand des ringförmigen Gussteils ein gleichmäßiger feiner isopaxialer Kristallbereich. Im Inneren des Gussstücks verändert sich die Körnung vom feinen isopaxialen Kristall zum dicken säulenförmigen Kristallbereich, und der säulenförmige Kristall wird immer größer. Dies ist auf die Legierung im Prozess der Schleuderguss-Erstarrung zurückzuführen, bei der die Metallflüssigkeit in den Guss eindringt, die Abkühlung der Wand, der Startknoten, die Kristallverfestigung, die kristalline latente Wärme senkrecht zur Gusswand und eine kontinuierliche Wärmeableitung nach außen erfolgt, so dass Metall wird beim Erstarren im Schleudergussverfahren erstarrt, da die Gusswand kalt ist und die Gusswand kalt ist, aber Wasserspritzer erzeugen, wenn Hochtemperaturmetall auf Gusswand mit niedriger Temperatur trifft, in der Nähe der Metallwand durch starke Kühlwirkung großer Unterkühlungsgrad und eine große Anzahl heterogener Kerne. Diese Kerne wachsen bei Kaltschmelze im Denditwachstum aufgrund der Wärmeableitung der Kristallisation ohne Richtung und viele Kerne blockieren sich gegenseitig und wachsen weiter nach oben, so dass sich in der Nähe des kreisförmigen Gusswandbereichs winzige, axiale Kristallorganisationen bilden, mit der Zunahme von Erstarrungsdicke und stabiler Erstarrungsschalenbildung, Korn direkt, durch die Oberfläche des feinen axialen Kristalls etwas Korn für das Basiswachstum, entwickelt aus äußerem und innerem Wachstum der säulenförmigen Kristallfläche. Durch die Barrierekühlung der Koagulationsschicht wird die Kühlgeschwindigkeit der Legierungsflüssigkeit verringert, was zu einer geringeren Erstarrungsgeschwindigkeit der Legierung führt. Beim Schleudergussverfahren wird die Legierungsflüssigkeit hauptsächlich durch die eindimensionale Kühltemperatur gesteuert, zu diesem Zeitpunkt herrschen einseitige Wärmeableitungsbedingungen An der Fest-Flüssigkeits-Grenzfläche wächst die Legierung unter der Wirkung des einseitigen Wärmeflusses entlang des radialen Ringgusses und bildet so die Flächenspalte in Abbildung 1 (b). Aufgrund des selektiven Wachstums gilt bei der Entwicklung des säulenförmigen Kristalls: Je weiter der Abstand von der Wand, desto stärker werden die ungünstigen Kristalle eliminiert, desto konzentrierter ist die Richtung des säulenförmigen Kristalls und desto größer ist die Korngröße dargestellt in Abbildung 1 (c).
3 Gründe der makroskopischen Entmischung 3.1 Während der Erstarrung des Schleudergussteils wird die rotierende Metallflüssigkeit der radialen und vertikalen Zentrifugalkraft sowie der direkt nach unten gerichteten Schwerkraft ausgesetzt. Die Zentrifugalkraft ist proportional zum Rotationsradius und proportional zum Quadrat der Winkelrotationsgeschwindigkeit:
F ist von m2r entfernt
Wobei: F die Zentrifugalkraft der Metallflüssigkeit ist; m ist die Masse der Metallflüssigkeit; es ist die rotierende Winkelgeschwindigkeit des Gussstücks. Wie bei der Schwerkraftbeschleunigung im Gravitationsfeld weist die Metallflüssigkeit im rotierenden Zentrifugalkraftfeld eine Zentrifugalbeschleunigung auf.3.2 Zusammensetzungstrennung Beim Schleuderguss von 42 CrMo-Ringgussstücken erfolgt die Umverteilung der gelösten Atome mit der Erstarrungstemperatur und die ursprüngliche Zusammensetzung der festen Phase und der flüssigen Phase. Dadurch kommt es zu drastischen Veränderungen der Legierungszusammensetzung. Gemäß der makroskopischen Segregationsgleichung p sind die durchschnittliche Geschwindigkeit des Legierungsflusses und seine Erstarrungskühlgeschwindigkeit die makroskopische Vorspannung
u 1
Die Analyse spielt die Hauptrolle. Wenn das Ergebnis 1 ist, erfolgt keine Trennung. Aufgrund der Wirkung der Zentrifugalkraft wird seine Strömungsgeschwindigkeit beschleunigt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Legierungsflüssigkeit v. Entgegen der Erstarrungsgeschwindigkeitsrichtung u fließt die Flüssigkeit vom heißen Ende des Zweiphasenbereichs zum kalten Ende, d. h , vom internen Fluss mit weniger gelösten Stoffen zur Wurzel des Bereichs, der reich an gelösten Stoffen ist, was zu einer negativen Segregation und andernfalls zu einer positiven Segregation zurück führt. In dieser Studie weist Chrom unter dem Einfluss von Legierungselementen eine starke Affinität zu Kohlenstoff auf, was die Diffusionsrate von Kohlenstoff verringert, die Inkubationszeit der unterkühlten Austenitzersetzung verlängert und die Erstarrungsgeschwindigkeit verlangsamt, wodurch eine Entmischung entsteht.3.3 Schichtenentmischung Abbildung 4 ist ein schematisches Diagramm der Metallflüssigkeitsströmung im axialen Gussabschnitt. Wenn die Legierungsflüssigkeit in den Guss eindringt, bewegt sich die Metallflüssigkeit in Form eines axialen Flusses, nämlich die erste Schicht der Metallflüssigkeit ① führt einen axialen Fluss durch, aufgrund der Temperaturreduzierung ist die Strömungsgeschwindigkeit klein, die Geschwindigkeit von Der erste Fluss ② fließt und darüber hinaus fließt der erste Fluss, Fluss, und so weiter, aufgrund der Bedingungen der Verfestigung der Temperatur, wie z. B. Temperatur, Geschwindigkeit und Gewebeunterschied, in Form von konzentrischen Ringen gebildet.
3.4 Maßnahmen zur Reduzierung der Seigerung Die Maßnahmen zur Reduzierung der Makroseigerung sind: ① Wählen Sie die geeignete Gießgeschwindigkeit, damit die Legierungsflüssigkeit flüssig wird
Eine geeignete Strömungsgeschwindigkeit.② Fügen Sie das Inkubationsmittel im Erstarrungsprozess der Legierungsflüssigkeit hinzu, um die Erstarrung zu beschleunigen.③ Verwenden Sie die geeignete Kühlmethode, um die Erstarrungszeit des Fest-Flüssigkeits-Zweiphasenbereichs zu verkürzen und die Erstarrungskühlzeit zu verlängern so weit wie möglich.
Gewebeeigenschaften und Makroanalyse des Cu-17Ni-3Al-X-Legierungsgusses aus Cu-17Ni-3Al-X-Kupferlegierung mit einem Außenkreisdurchmesser von 265 mm und einer Dicke von etwa 50 mm und einer Höhe von 125 mm wurden im Schleudergussverfahren hergestellt. Die Gewebeeigenschaften und die Makroseigerung von Gussstücken aus Kupferlegierungen wurden mittels Metallographie und elektronischer Sonde untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass es im Gussstück zwei Formen von isoaxialen Kristallen und zylindrischen Kristallen gibt, die in der Außenwand und Innenwand des Gussstücks sowie in der Mitte des Gussstücks und im Bereich nahe der Innenwand des Gussstücks verteilt sind . In der Hauptkombination zeigten die Goldelemente Cu, Ni und Al eine leichte makroskopische Entmischung entlang der radialen und axialen Richtung des Gussstücks, lagen aber immer noch innerhalb des Designbereichs der Legierung.2 Testergebnisse 2.1 Gewebeeigenschaften des Gussstücks Das typische Die makroskopischen Gewebeeigenschaften des Gussstücks sind in Abbildung 2 dargestellt. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die makroskopische Gewebemorphologie des Gussstücks entlang des Gussstücks symmetrisch ist. Die makroskopische Organisation des Gussstücks kann in vier offensichtlich unterschiedliche Bereiche unterteilt werden: die feine isoaxiale Zone der Außenwand des Gussstücks (①, parallel zum Gussstück (ID), grobe isoaxiale Zone (II) nahe der Innenwand des Gussstücks, IV nahe dem Ende bis zur Innenwand des Gussteils. Die organisatorischen Merkmale dieser 4 Regionen sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Der Grund dafür ist, dass der Fluss der Metallschmelze und die Umverteilung der gelösten Atome keine drastischen Änderungen in der Legierungszusammensetzung verursachen. Gemäß der Diskriminanzformel der makroskopischen Segregation sind die Bedingungen für die Beseitigung der makroskopischen Segregation:
v / u / ( 1)
Bei der Bestimmung der Legierung werden u. a. die mittlere Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung im Dendriten und die Erstarrungsgeschwindigkeit der Legierung bestimmt. Wenn bei der erstarrten und kontrahierten Legierung die durchschnittliche Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms im Dendriten und die Erstarrungsgeschwindigkeit der Legierung in entgegengesetzter Richtung sind, ist die Reduzierung umso günstiger, je kleiner und je größer die durchschnittliche Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms ist makroskopische Trennung. Beim Schleuderguss wird die Fließgeschwindigkeit der Zentrifugalkraft und der Koridiankraft im Allgemeinen beschleunigt, was ungünstig ist, um eine makroskopische Entmischung zu verhindern. Da jedoch in dieser Studie die Hauptbestandteile Kupfer und Nickel sind, ist ihr Dichteunterschied in der Schmelze sehr gering. Darüber hinaus kann die Wasserkühlung durch Schleuderguss den Dendriten wirksam verfeinern und die Erstarrungsgeschwindigkeit der Legierung verbessern, insbesondere aufgrund der Wandstärke Der Gussrohling (ca. 55 mm) kann den Schmelzfluss wirksam hemmen, um den Zweck der makroskopischen Entmischung des Gussteils zu beseitigen oder zu verringern.
Gemäß den Anforderungen von RCC-M ist das Material der Hauptleitung der Kerninsel des Kernkraftwerks CPR1000 mit Druckwasserreaktor austenitischer Edelstahl (französische Marke Z3CN20-09M). Bei diesem Test wurde der Eisengehalt der Hauptleitung anhand des MC1000-Shevler-Diagramms (Schaeffler) und der MC1340-Abschnitte bestimmt und die Gründe für die Unterschiede in den Nachweisergebnissen verschiedener Methoden analysiert. Basierend auf den Herstellungserfahrungen der Hauptpipeline und dem Inhalt von RCC-MM3406 wurden die Gründe für die zunehmende Verteilung des Eisengehalts der Pipeline analysiert. Der Anwendungsbereich der Methode zur Beurteilung des Ferritgehalts und MC1340, die Bestimmung des Ferritgehalts und die Methode zur Beseitigung der ungleichmäßigen Verteilung von Ferrit im Hauptkanal werden zusammengefasst.
Der Nachteil des Schleudergusses besteht darin, dass die Metallflüssigkeit unter der Wirkung der Zentrifugalkraft rotiert, die Elementdichte hoch ist und eine größere Tendenz zur Ablagerung an der Wand (der Außenfläche des Schleuderrohrs) besteht und die Elementdichte und Organisation geringer ist Ein größerer Trend zur Migration zur inneren Oberfläche wird als Schleudergussschwimmen bezeichnet. Das äußere Phänomen führt zu einer Entmischung der Gusszusammensetzung, z. B. Hauptschleuderrohr austenitischer Edelstahlguss, Kohlenstoff-, Stickstoff-, Phosphor- und Schwefelelemente, die auf der Innenseite schwimmen Oberfläche des Zentrifugenrohrs und hochdichte Elemente an der Außenfläche des Zentrifugenrohrs. In Kombination mit dem Material des Zentrifugalrohrs in RCC-M Z3CN20-09M ist Austenit ein Ferrit-Edelstahl, einschließlich Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und anderen Elementen, deren Dichte weitaus geringer ist als die von Eisen, wodurch Metallstahl beim Gießen gegossen wird Hohlkühlungsprozess (natürliche Kühlung), durch die Zentrifugalkraft wandert die Innenwand, so dass Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und andere Elemente aus dem Erscheinungsbild der Innenoberfläche zunehmen. In Tabelle 2 wurden zwei Gruppen von Testproben ausgewählt. und der Stickstoffgehalt wurde durch spektroskopische Methode bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt und die obige Schlussfolgerung wird weiter bestätigt.
Aus der Metallographie und dem Schevler-Diagramm sowie dem daraus abgeleiteten DeLong-Diagramm lässt sich erkennen, dass Kohlenstoff und Stickstoff die einflussreichsten Elemente sind, die die Bildung bzw. Stabilisierung von Austenit fördern. Im DeLong-Diagramm betragen Kohlenstoff und Stickstoff im Element der Berechnungsformel für das Nickeläquivalent 30 Prozent. Daraus wird geschlossen, dass der Anstieg des Ferritgehalts im Schleuderrohr von der Innenwand zur Außenwand auf die Zunahme von Kohlenstoff und Stickstoff von der Außenfläche zur Innenfläche und auf das innere Aufschwimmen und Sedimentieren des Schleuderrohrgussteils zurückzuführen ist.2.3 Kontrolle von Schleudergusskomponenten In der industriellen Produktion werden Schleudergusskomponenten häufig zur Herstellung von Gussteilen mit Gradienteneigenschaften verwendet, beispielsweise Metallverbundgussteilen mit hoher Verschleißfestigkeit an der Innenoberfläche. Darüber hinaus ist nach dem Schleuderguss das schnell abkühlende Wassersprüh-Schleudergussrohr (wassergekühltes Zentrifugenrohr) kleiner als das luftgekühlte Schleudergussrohr und die Eisenverteilung ist relativ gleichmäßig. Mit dem Ferrittester MP30 wurde der Eisengehalt auf 1/4 der Innenfläche, 1/2 und 1/4 der Außenfläche der Yangjiang 1-Einheit bestimmt. Der Nachweispunkt ist in Abbildung 6 dargestellt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Gemäß Tabelle 4 wurde nach dem Schleuderguss eine schnelle Abkühlung durch Wassersprühen angewendet, ohne dass eine offensichtliche Erhöhung der Eisenverteilung von der inneren Wasserwand zur Außenwand zu erkennen war.(3 ) Wie aus der Metallographie und dem DeLong-Diagramm hervorgeht, ähnelt Stickstoff Kohlenstoff, was die Bildung von Austenit oder stabilen Austenitelementen fördert. Bei der Zusammensetzungsanalyse und -steuerung des Hauptzentrifugalrohrofens müssen neben der Einhaltung des Ferritgehalts von RCC-MM3406, der anhand des Shevler-Diagramms ermittelt wird, auch Stickstoff und andere Restelemente kontrolliert werden. (4) Bei der Austenit-Ferrit-Edelstahlzentrifuge Beim Gießen des Rohrs wird die Hochtemperatur-Metallflüssigkeit durch die Zentrifugalkraft verfestigt. Da die Dichte von Stickstoff und Kohlenstoff weitaus geringer ist als die von Eisen, neigt sie dazu, an die Innenwand des Zentrifugenröhrchens zu wandern, was aufgrund der Entmischung der Komponenten zur Entmischung des Feritgehalts führt. Die Methode zur Kontrolle der Zusammensetzung und Gewebetrennung des Zentrifugenröhrchens aus Austenit-Ferrit-Edelstahl ist die wassergekühlte Zentrifugation. Gleichzeitig erzeugt das Schleudergießen die Eigenschaft der Zusammensetzungstrennung, wodurch spezielle Produkte und Gussteile mit Leistungsanforderungen hergestellt werden können.
