不同冷却速率下凝固路径和体积收缩对裂纹敏感性的影响
理解不同冷却速率下凝固特性与微观偏析规律，是掌握大截面圆坯中心裂纹形成机制的关键。本研究以P91合金钢为对象，通过超高温激光共聚焦显微镜（VL2000DX-SVF18SP）等，系统研究了不同冷却速率下钢的过共析凝固过程、凝固收缩现象及溶质元素微观偏析特征。
研究结果表明：当冷却速率从10℃/min增至100℃/min时，过共析反应中δ铁含量从98.6%降至36.4%，试样表面粗糙度从8.59μm降低至5.14μm，体积收缩率从5.92%下降到2.18%。值得注意的是，较低冷却速率（10℃/min和50℃/min）时凝固路径进入裂纹敏感区，而较高冷却速率（100℃/min）时凝固路径远离裂纹易发生区域。随着冷却速率增加，V、C、Mo、Cr等元素的偏析偏差参数分别降低9.52%、22.2%、29.4%和70.5%。通过调整冷却方式改变凝固路径并弱化微观偏析，可能是改善中心裂纹形成的有效途径。
图1：P91合金钢在不同冷却速率下的凝固过程。
a–d 10°C/min；e–h 50°C/min；i–l 100°C/min
图2：不同冷却速率下样品的表面粗糙度与形貌。
a、d 10°C/min；b、e 50°C/min；c、f 100°C/min；g 表面粗糙度
参考文献：
