任宏晋 梁小平

(重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044)

大型钢锭凝固过程中所产生的宏观偏析，对铸件性能具有很大的负面影响，且在后处理阶段难以消除。因此在大型钢锭生产过程中，采用适当的方法预测钢锭可能出现的宏观偏析，对于控制并提高钢锭质量具有非常重要的作用。我们的研究方向就是开发一种计算简便的宏观偏析预测新方法，以实现对大型钢锭凝固过程的宏观偏析预测计算。这种算法基于浓化时间法，但进行了一些改进。

1 浓化时间法对宏观偏析的预测

浓化时间法是一种古典的宏观偏析预测算法，在众多教科书及文献中均已提出[1]，并在工业生产中应用过这种算法[2]。该算法计算速度快、计算简便，但其缺点是无法获得钢锭的溶质浓度分布。

1.1 浓化时间法预测宏观偏析的基本原理

多元合金的凝固发生在液相线温度及固相线温度区间，当液态合金的温度降低到液相线温度以下、固相线温度以上时，在液固两相区内的凝固相界面上靠近固相的一侧发生了结晶，晶体的析出使得合金中溶质元素的浓度在固液相界面的两侧出现不均匀分布：靠近固相区的一侧溶质浓度低，而靠近液相区的一侧溶质浓度高；随着合金温度的降低，凝固相界面不断向溶质浓度高的液相一侧推移，同时液相一侧的溶质浓度亦越来越高，即溶质不断向液相侧富集，当富集了溶质元素的液相侧的温度降低到固相线温度时，凝固即告完成。……