【技术实现步骤摘要】
一种包晶钢凝固枝晶组织相变行为预测方法
本专利技术涉及冶金连铸
，一种包晶钢凝固枝晶组织相变行为预测方法。
技术介绍
连铸机的诞生使钢铁材料的生产效率达到了新的高度，连铸坯的生产过程就是将液态的高温钢液注入结晶器，通过在结晶器以及二冷区的冷却凝固使其成为固态钢材。正是如此大规模、高效率的生产，使得钢铁材料的价格不断降低，有力的推动了人类社会的发展。随着经济技术的发展，包晶钢的生产应用越来越广泛。例如轴承合金，轴在转动过程中不可避免地要发生摩擦和磨损，这就需要通过包晶反应形成软的固溶体，并把硬的化合物质点包围起来，来极大地提高轴承使用寿命。21世纪以来，随着经济社会的继续发展，高速铁路、海洋、航天等行业对钢铁材料的性能要求越来越高，因此如何有效的提高钢铁材料的性能与品质是钢铁行业面临的重要问题之一。在冶金连铸领域，一般将碳含量在0.09％～0.53％范围内的铁碳合金称为包晶钢，其特点是在凝固过程中会发生包晶反应，由于包晶钢具有优良的性能，使其在所有钢种生产应用中占据60％～70％。然而，在包晶钢的生产过程中经常会出现裂纹...
【技术保护点】
1.一种包晶钢凝固枝晶组织相变行为预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：收集包晶钢样的材料物性参数，及各成分的含量比重；/n步骤2：基于多相场理论建立耦合溶质场、包含δ、γ、L三相且含各向异性的多相场模型；/n步骤3：根据步骤1获得的各项参数值，求解多相场模型，获得包晶钢凝固枝晶组织相变行为数据，再将数据转化为更为直观的图像形式，实现可视化，预测包晶钢凝固枝晶组织相变行为。/n
【技术特征摘要】
1.一种包晶钢凝固枝晶组织相变行为预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：收集包晶钢样的材料物性参数，及各成分的含量比重；
步骤2：基于多相场理论建立耦合溶质场、包含δ、γ、L三相且含各向异性的多相场模型；
步骤3：根据步骤1获得的各项参数值，求解多相场模型，获得包晶钢凝固枝晶组织相变行为数据，再将数据转化为更为直观的图像形式，实现可视化，预测包晶钢凝固枝晶组织相变行为。
2.根据权利要求1所述的一种包晶钢凝固枝晶组织相变行为预测方法，其特征在于，所述步骤1中的材料物性参数包括γ液相线斜率、δ液相线斜率、熔点温度、及摩尔体积。
3.根据权利要求1所述的一种包晶钢凝固枝晶组织相变行为预测方法，其特征在于，所述步骤2为：基于金兹堡-朗道类型自由能形式，引入多相场模型序参量φ，其值范围在0-1之间变化，为了区分表示各相之间的序参量值，对多相场序参量φ引入下标i、j、k表示不同相，通过自由能密度变化建立用于数值模拟的多相场模型，预测包晶钢凝固过程枝晶组织相变行为，具体方法为：
引入溶质扩散、有序化势以及热力学对体系影响的多相场模型，相场模型序参量随时间变化关系由自由能表示为：
式中，M表示相场的迁移率(mobility)，与界面的驱动力有关，ε为能量梯度系数；fφ为自由能密度函数对φ的偏微分，σ为界面能，λ为与相场界面厚度有关的参数，当利用稀溶液近似处理时表达式为：
其中，Vm为摩尔体积，Wg'(φ)代表过剩自由能，R为气体常数，T表示系统温度；CL，CS分别为液相与固相的溶质浓度，在后续扩展至多相系统，固相分为δ，γ两相，上标e表示平衡态时溶质浓度，h'(φ)为h(φ)的一阶导数，h(φ)＝φ3(10-15φ+6φ2)；
金属其界面能均具有各向异性，而这种各向异性通过ε→ε(θ)引入，其表达式如下：
ε(θ)＝ε0(1+υcos(kθ))(3)
其中，ε0表示各向同性时的参数，υ表示各向异性强度，k表k次对称性，在这里k的值取4，θ为界面与优先生长方向的夹角；
其中，θx、θy表示θ对x，y的一阶偏导数，φx、φy表示φ对x，y的一阶偏导数，φxy、φxx、φyy表示φ对x，y的二阶偏导数，考虑各向异性后，方程(1)中的Lapl...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱苗勇，杨一鸣，罗森，王卫领，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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