Kinetics analysis of solidification process of 1035 steel at different cooling rates

Análisis cinético del proceso de solidificación del acero 1035 a diferentes velocidades de enfriamiento

Es de gran importancia teórica estudiar la cinética de solidificación de los materiales metálicos para mejorar la microestructura y las propiedades. En este trabajo, se utilizó la calorimetría diferencial de barrido (DSC) para medir el cambio de entalpía del proceso de solidificación del acero 1035 a diferentes velocidades de enfriamiento. La energía de activación del proceso de solidificación se determinó mediante el método de conversión igual basado en los datos de entalpía. También se determinó la función de mecanismo del proceso de solidificación. Se demuestra que el valor de la energía de activación del proceso de solidificación varía con la fracción de solidificación, y las funciones del mecanismo del proceso de solidificación son diferentes en diferentes rangos de temperatura, que son -ln(1- α) para 1 504-1 502 °C -ln(1-α)1/2 para 1 500-1 942 °C y -ln(1- α)2/5 para_1 490 °C respectivamente.

INTRODUCCIÓN

El proceso de solidificación suele ser el proceso de la mayoría de los materiales metálicos durante la preparación. El flujo de fusión, la distribución de solutos y fases, la evolución de la morfología de la interfaz sólido/líquido y la orientación de los cristales en el proceso de solidificación afectan significativamente a la microestructura de los materiales. Además, el rendimiento de los materiales metálicos depende en última instancia de su microestructura, que a su vez depende directamente de la distribución de la microestructura y la composición[1] El proceso de solidificación de los materiales metálicos puede determinar en gran medida la distribución de la microestructura y la composición. Por lo tanto, el proceso de solidificación tiene un impacto significativo en el rendimiento de los materiales metálicos. El proceso de solidificación no sólo determina el rendimiento final del producto directamente, sino también indirectamente[2]. En las últimas décadas, los investigadores han intentado controlar el proceso de solidificación por diversos medios para desarrollar la solidificación. Como la solidificación direccional [3], la solidificación rápida [4-5], la colada centrífuga [6-7], el superenfriamiento profundo [8] y el control del campo físico externo [9]. Que no sólo satisfacen las necesidades del desarrollo científico y tecnológico y de la producción industrial, sino que también han enriquecido la teoría de la solidificación de metales. En consecuencia, es de gran importancia estudiar la cinética de solidificación del metal.

En este trabajo se utiliza la tecnología del análisis térmico para obtener la entalpía del proceso de solidificación del acero 1035. La energía de activación y el mecanismo del proceso de solidificación del acero 1035 se determinaron mediante el método de fracción de conversión igual a partir de los datos de entalpía.

EXPERIMENTO Y RESULTADO

Tamaño de la muestra: espesor de unos 2 mm y anchura de unos 2,5 mm. El experimento se llevó a cabo mediante el DSC síncrono Labsys. La temperatura de calentamiento va de 30 °C a 1 550 °C a una velocidad de calentamiento de 10 °C/min, y luego desciende a temperatura ambiente a una velocidad de enfriamiento de 5 °C/min, 10 °C/min, 15 °C/min, 20 °C/min.