临界冷却速度

物理学术语

临界冷却速度（critical cooling rate）是指Rc合金冷却凝固过程中发生非晶转变所要求的最小冷速称为临界冷却速度。欲知临界冷却速度和孕育时间，就必须构建提供更多转变过程基本原理的连续冷却转变（Continuous Cooling Transformation，CCT）曲线和等温转变（Temperature Time Transformation，TTT）曲线。

简介

图为不同总压下率对应的临界冷却速度在钢的生产中，只发生马氏体转变的最小冷却速度，称为临界冷却速度。

影响因素

凡影响A稳定性、影响CCT曲线形状的因素均影响VC，使曲线右移的均降低VC，左移的均使VC提高。

（1）碳含量：低碳钢随C含量增加，Vc显著降低，但在0.3-1.0%范围内，VC下降的不多。C%>1.0%后，随C含量的增加， VC增高。

（2）合金元素的影响：除Co以外，大部分合金元素溶入A中，都增加A的稳定性，使VC下降；若未溶入A中，以碳化物形式存在，则会使VC升高。

（3）A晶粒度的影响：随A晶粒尺寸增大，VC 减小，对受P转变制约的VC 影响较大，而对受B转变制约的VC 影响较小。

（4）A化温度的影响：A化温度升高，A的合金化程度增大，稳定性升高，从而使VC 降低。

（5）A中非金属夹杂物和稳定碳化物：硫化物、氧化物、氮化物及难溶的稳定碳化物，在A化时，能阻碍A晶粒的长大，促进非M组织的形成，使VC 增大。

碱度对四元渣系结晶临界冷却速度的影响

结晶器保护渣在凝固过程中的结晶行为对铸坯润滑和传热产生重要影响，熔渣中晶体相比例越高，越有利于降低渣膜的传热速率。因此有必要对保护渣的结晶性能进行研究。

保护渣的结晶温度是指熔渣冷却过程中开始析出晶体的温度，冷却速度越大，结晶温度越低，没有制定统一的标准，因而用结晶温度和结晶率表征保护渣的结晶性能并不准确。临界冷却速度为熔渣形成晶体所需要的冷却速度的上限，孕育时间为晶体开始析出的时间，临界冷却速度越大，孕育时间越短，保护渣结晶能力越强，控制传热的效果更好。欲知临界冷却速度和孕育时间，就必须构建提供更多转变过程基本原理的连续冷却转变（Continuous Cooling Transformation，CCT）曲线和等温转变（Temperature Time Transformation，TTT）曲线。

总结

(1)碱度增加，保护渣临界冷却速度增加，结晶能力显著增强，碱度1.5渣样临界冷却速度达20°C/s。

(2)碱度1.2和1.4渣样在高温区析出硅灰石（CaO·SiO2），碱度1.7渣样则析出硅酸二钙[Ca2(SiO4)]后者导热系数低，控制传热效果更好。

(3)碱度增加，保护渣TTT曲线向等温温度升高，孕育时间缩短的方向移动，碱度1.5渣样20s即可析出晶体，快速形成结晶层，控制传热效果更好。

(4)推导方程计算的速率常数结果与实验数据计算所得结果吻合较好，故可用推导方程描述渣的等温结晶过程，减少实验工作量。

(5)对裂纹敏感性强的包晶钢等，CaO-SiO2-CaF2-Na2O四元渣系的碱度可达到1.5。

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