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Investigation of the Peritectic Phase Transition in a Commercial Peritectic Steel Under Different Cooling Rates Using In Situ Observation
Metallurgical and Materials Transactions B ( IF 3 ) Pub Date : 2019-12-18 , DOI: 10.1007/s11663-019-01758-y Tao Liu , Mujun Long , Dengfu Chen , Yunwei Huang , Jie Yang , Huamei Duan , Lintao Gui , Pei Xu
Metallurgical and Materials Transactions B ( IF 3 ) Pub Date : 2019-12-18 , DOI: 10.1007/s11663-019-01758-y Tao Liu , Mujun Long , Dengfu Chen , Yunwei Huang , Jie Yang , Huamei Duan , Lintao Gui , Pei Xu
In situ studies of two separate events of the peritectic phase transition during continuous casting, the peritectic reaction and the peritectic transformation, were performed using high-temperature confocal scanning laser microscopy (HTCSLM). The interface migration velocities during the peritectic transformation at different cooling rates were analyzed in situ by measuring the migration distance of the interface vs time. Moreover, the solute distributions near the moving liquid/solid interface during the peritectic reaction and the peritectic transformation were predicted using the commercial software package diffusion-controlled transformation. The results revealed that the images of HTCSLM clearly recorded these two separate events: the peritectic reaction (L + δ → γ) and the peritectic transformation (L → γ and δ → γ). In the initial stage of the peritectic reaction, the austenite (γ) phase was observed to nucleate at the liquid/δ-ferrite (L/δ) interface and then grow along the periphery of primary δ phases. Upon further cooling, these emerging γ phases gradually isolated the liquid and primary δ phases. Subsequently, the laterally growth of the γ phase was regarded as the peritectic transformation. The growth rate of the γ phase was governed by the liquid to γ and δ to γ phase transformations. As the cooling rate increased, the peritectic reaction was observed to occur at lower temperature. Higher cooling rates enhanced the migration rates of the L/γ and γ/δ interfaces during the peritectic transformation. Meanwhile, an interesting massive transformation of δ into γ phase was observed to occur at a cooling rate of 60 °C/min. All primary δ phases were quickly covered by wrinkled γ phases in a short time. Based on the assumption of the solute incomplete diffusion in the liquid phase, the predicted results revealed that the enrichment of carbon near the L/δ, L/γ, and γ/δ interfaces increased as the cooling rate increased. An increase in the cooling rate exacerbated the carbon segregation of the interface during continuous solidification, causing a nucleation suppression of the γ phase. In turn, the increasing carbon enrichment accelerated the interface migration with the diffusion of large amounts of solute across the interface, causing an increase in the driving force for the peritectic transformation.
中文翻译:
使用原位观察研究商业包晶钢在不同冷却速率下的包晶相变
使用高温共聚焦扫描激光显微镜 (HTCSLM) 对连续铸造过程中包晶相变的两个独立事件、包晶反应和包晶转变进行了原位研究。通过测量界面的迁移距离与时间的关系,原位分析了不同冷却速率下包晶转变过程中的界面迁移速度。此外,在包晶反应和包晶转变过程中,移动液体/固体界面附近的溶质分布是使用商业软件包扩散控制转化来预测的。结果表明,HTCSLM 的图像清楚地记录了这两个独立的事件:包晶反应(L + δ → γ)和包晶转变(L → γ 和 δ → γ)。在包晶反应的初始阶段,观察到奥氏体 (γ) 相在液体/δ-铁素体 (L/δ) 界面处形核,然后沿初生 δ 相的外围生长。在进一步冷却后,这些新出现的 γ 相逐渐分离出液相和初级 δ 相。随后,γ相的横向生长被认为是包晶相变。γ 相的生长速率受液相到 γ 和 δ 到 γ 的相变的控制。随着冷却速率的增加,观察到包晶反应在较低温度下发生。在包晶相变过程中,较高的冷却速率提高了 L/γ 和 γ/δ 界面的迁移速率。同时,观察到在 60°C/min 的冷却速率下发生了有趣的 δ 向 γ 相的大量转变。所有初级 δ 相在短时间内迅速被褶皱的 γ 相覆盖。基于液相中溶质不完全扩散的假设,预测结果表明,随着冷却速度的增加,L/δ、L/γ和γ/δ界面附近的碳富集增加。冷却速度的增加加剧了连续凝固过程中界面的碳偏析,导致γ相的形核抑制。反过来,随着大量溶质穿过界面的扩散,增加的碳富集加速了界面迁移,导致包晶转变的驱动力增加。预测结果表明,随着冷却速度的增加,L/δ、L/γ和γ/δ界面附近的碳富集增加。冷却速度的增加加剧了连续凝固过程中界面的碳偏析,导致γ相的形核抑制。反过来,随着大量溶质穿过界面的扩散,增加的碳富集加速了界面迁移,导致包晶转变的驱动力增加。预测结果表明,随着冷却速度的增加,L/δ、L/γ和γ/δ界面附近的碳富集增加。冷却速度的增加加剧了连续凝固过程中界面的碳偏析,导致γ相的形核抑制。反过来,随着大量溶质穿过界面的扩散,增加的碳富集加速了界面迁移,导致包晶转变的驱动力增加。
更新日期:2019-12-18
中文翻译:
使用原位观察研究商业包晶钢在不同冷却速率下的包晶相变
使用高温共聚焦扫描激光显微镜 (HTCSLM) 对连续铸造过程中包晶相变的两个独立事件、包晶反应和包晶转变进行了原位研究。通过测量界面的迁移距离与时间的关系,原位分析了不同冷却速率下包晶转变过程中的界面迁移速度。此外,在包晶反应和包晶转变过程中,移动液体/固体界面附近的溶质分布是使用商业软件包扩散控制转化来预测的。结果表明,HTCSLM 的图像清楚地记录了这两个独立的事件:包晶反应(L + δ → γ)和包晶转变(L → γ 和 δ → γ)。在包晶反应的初始阶段,观察到奥氏体 (γ) 相在液体/δ-铁素体 (L/δ) 界面处形核,然后沿初生 δ 相的外围生长。在进一步冷却后,这些新出现的 γ 相逐渐分离出液相和初级 δ 相。随后,γ相的横向生长被认为是包晶相变。γ 相的生长速率受液相到 γ 和 δ 到 γ 的相变的控制。随着冷却速率的增加,观察到包晶反应在较低温度下发生。在包晶相变过程中,较高的冷却速率提高了 L/γ 和 γ/δ 界面的迁移速率。同时,观察到在 60°C/min 的冷却速率下发生了有趣的 δ 向 γ 相的大量转变。所有初级 δ 相在短时间内迅速被褶皱的 γ 相覆盖。基于液相中溶质不完全扩散的假设,预测结果表明,随着冷却速度的增加,L/δ、L/γ和γ/δ界面附近的碳富集增加。冷却速度的增加加剧了连续凝固过程中界面的碳偏析,导致γ相的形核抑制。反过来,随着大量溶质穿过界面的扩散,增加的碳富集加速了界面迁移,导致包晶转变的驱动力增加。预测结果表明,随着冷却速度的增加,L/δ、L/γ和γ/δ界面附近的碳富集增加。冷却速度的增加加剧了连续凝固过程中界面的碳偏析,导致γ相的形核抑制。反过来,随着大量溶质穿过界面的扩散,增加的碳富集加速了界面迁移,导致包晶转变的驱动力增加。预测结果表明,随着冷却速度的增加,L/δ、L/γ和γ/δ界面附近的碳富集增加。冷却速度的增加加剧了连续凝固过程中界面的碳偏析,导致γ相的形核抑制。反过来,随着大量溶质穿过界面的扩散,增加的碳富集加速了界面迁移,导致包晶转变的驱动力增加。