合金元素对20CrMnTi钢凝固组织影响的模拟

林寒¹，岳峰^1,2，吴华杰^1,2，陈正权³

1. 北京科技大学冶金工程研究院2. 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心3. 福建三钢有限责任公司技术中心

摘 要：为了改善20CrMnTi小方坯的凝固组织,采用移动边界法先对20CrMnTi钢的温度场进行模拟,在此基础上,采用元胞自动机有限元法(CAFE法)对其凝固组织进行了数值模拟。当模拟结果与实际结果基本吻合时,进一步探讨了硅、铬、锰、钛等合金元素对20CrMnTi钢凝固组织的影响规律。模拟结果表明,在该钢号的合金元素规定范围内,适当减少硅元素的质量分数,能够提高铸坯中心等轴晶比例,使晶粒数目增加,晶粒平均半径减小。适当添加铬元素能够扩大铸坯中心等轴晶区,从而减小晶粒平均半径,增加晶粒数量。增加锰元素质量分数可以提高铸坯的中心等轴晶率。最后根据所得模拟结果对该钢种的合金元素进行调整,达到了扩大铸坯中心等轴晶区和细化晶粒的目的。

关键词：齿轮钢;小方坯;合金元素;微观组织;数值模拟;