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锰铁合金三种不同范围区间DSC信号特征:

锰铁合金从CA*点左边的DSC信号(范围是I区,完全是高温铁素体凝固相)非常清晰地表明固相和液相温度,此外,I区范围内的合金表明在熔化之前呈现出完全的γ → δ相变。在CA*和CB*区间(亚包晶钢II区)显示,由于包晶相反应对应了独立的固态温度尖峰数值,当包晶相变时候,遵循热力学规律,相变时温度不变,焓值明显变化,包晶反应的尖峰数值高度对应了CA*和CB*区间位置关系,在包晶尖峰值之前,部分的γ → δ相变在固态中发生。在CB*和CC*之间(亚包晶钢III区),图3显示了固态中没有γ→ δ相变,熔化过程是在纯粹的γ 相中完成。DSC测量清楚地表明,在两相固/液区域内,在TS固相线温度和TL温度液相线温度之间,有一个独立的包晶尖峰值。在CB*和CC*之间典型的合金特征是包晶反应尖峰值高于最终的液相线峰值。CC*右边合金(IV区范围γ相开始凝固)表明类似于CA*左边区域的合金特征,除了固/液两相区宽度,在高碳钢种中这个区间要宽得多,在固态中根本就没有γ → δ相变过程。

除了这些相变的标准程序之外,所有进一步相关的相变温度(Tα?→ γ, Tγ → δ, TSolid,TPerit, TLiquid)也进行了测量,从图3可以清晰看出,使用ThermoCalc软件计算含硅量为1%Fe-C钢种非常好,计算的相变温度偏差小于±10℃,Tliquid偏差小于±2℃。为了证实这个重要的三元系统,其硅含量一直到1%,多于12个不同的Fe-C-Si合金进行了研究,此外,完全相同的研究来调查2%含锰量对包晶反应的影响,使用DSC测量方法证明了ThermoCalc软件计算拟合也非常好。

图4伪二元相图可以非常形象看出来来在铁碳系统钢中添加1%硅和2%的锰的影响,锰铁合金计算1%硅在铁碳系钢中影响,发现其对包晶区范围(CA*和CB*)影响可以忽略不计,这是非常重要的一个观点,在许多公式中都描写硅是强烈地铁素体形成元素,但是该研究清楚地表明事实并不是这样。与硅相比,奥氏体形成元素锰对CA*和CB*产生了强烈的影响作用,CA*和CB*的位置移向低碳方向,扩展了CA*和CB*区间,约收缩了0.02%的碳,锰对其的影响是非常大的。

图4给出了1%硅和2%锰含量包晶区域令人吃惊的结果,整个的包晶范围强烈收缩,移向非常低碳的区域。而计算结果显示这不符合实际的,于是对这个铁碳钢种合金作用进行调查。图5显示Fe-0.11%C-1.1%Si-2.3%Mn的DP钢种,DSC测量清楚表明γ→ δ + γ转变是在固态状态下进行的,有一个小的包晶反应峰值,这是一个典型的在CA*和CB*区域II的合金。这个实验的结果与热力学计算进行比较,这个钢种将分类为过包晶钢范围,即包晶钢区域III。对于的计算和测量液相线温度相比,计算数值仅仅具有-4℃的温度误差,亚包晶钢或者是过包晶钢凝固机理不同,结果,具有其它的相变温度,在连铸过程中,锰铁合金这个钢种表现的是亚包晶钢特性(II区),这个结果由测定得到确认。

锰铁合金