冷卻速率對高碳鉻鐵固相顯微結(jié)構(gòu)及其粉料電磁性能的影響研究.pdf

1、對于微波加熱高碳鉻鐵粉固相無渣脫碳工藝，物料的脫碳效果主要取決于其吸收微波的能力，吸波性越好，物料升溫速率越快，反應(yīng)也越徹底。高碳鉻鐵粉在微波場中的吸波能力與其電磁性能有著緊密的聯(lián)系。此外，高碳鉻鐵粉的高溫脫碳過程在一定程度上也取決于其固相顯微結(jié)構(gòu)。
　　在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，熔融高碳鉻鐵由于不同部位冷卻速率存在較大的差異使其固相顯微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化，顯微結(jié)構(gòu)又是決定其電磁性能的主要因素；然而目前冷卻速率、顯微結(jié)構(gòu)及電磁性能之間的關(guān)系尚

2、未明確。本文采用光學(xué)顯微鏡、X-射線衍射儀、電子探針及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀分別對置于電阻爐、空氣和水浴中冷卻的高碳鉻鐵的固相顯微結(jié)構(gòu)及其粉料在1~18 GHz微波頻段內(nèi)的電磁性能進(jìn)行了研究并加以比較，以確定出最佳的微波加熱原料，這對微波加熱高碳鉻鐵粉固相脫碳工藝的發(fā)展有著重要的指導(dǎo)意義。考慮到變頻加熱的潛在應(yīng)用，本文對常規(guī)微波加熱頻率2.45 GHz以外的其余頻率下高碳鉻鐵粉的電磁性能也進(jìn)行了討論研究。
　　（1）高碳鉻鐵固相顯微結(jié)構(gòu)的

3、研究結(jié)果表明，不同冷卻速率下獲得的高碳鉻鐵均主要由初生相(Cr，F(xiàn)e)7C3，共晶相(Cr，F(xiàn)e)7C3-CrFe及石墨相組成；隨著冷卻速率的提高，初生相晶粒尺寸逐漸減小，但其含量百分比卻趨于增大；水冷樣品的初生相晶粒垂直于凝固界面生長，而爐冷、空冷樣品的初生相晶粒無固定生長方向；非平衡凝固抑制了空冷、水冷過程中包晶相(Cr，F(xiàn)e)23C6的析出，卻促進(jìn)了亞穩(wěn)定共晶相(Cr，F(xiàn)e)23C6-CrFe的形成。爐冷樣品的初生相和共晶區(qū)中均有

4、片狀石墨相析出；而空冷、水冷樣品僅共晶區(qū)中有片狀石墨相析出。隨著冷卻速率的提高，(Cr，F(xiàn)e)7C3中Cr，F(xiàn)e的質(zhì)量比逐漸減小，而(Cr，F(xiàn)e)23C6，CrFe中Cr，F(xiàn)e的質(zhì)量比呈現(xiàn)相反的變化趨勢；Si，Mn，Ti等雜質(zhì)元素在高碳鉻鐵物相中的摻雜量與冷卻速率無明顯關(guān)系。
　　（2）高碳鉻鐵粉電磁性能的研究結(jié)果表明，隨著冷卻速率的提高，高碳鉻鐵粉的相對復(fù)介電常數(shù)實(shí)部與虛部在大多數(shù)頻率下均呈現(xiàn)增大的趨勢。在14~18 GHz的高

5、頻范圍內(nèi)，三組粉料的相對復(fù)介電常數(shù)實(shí)部均因極化而產(chǎn)生了明顯的負(fù)峰，虛部則在相應(yīng)的頻率上因極化弛豫而產(chǎn)生了較強(qiáng)的諧振峰。同一頻率下相對復(fù)磁導(dǎo)率實(shí)部隨冷卻速率變化的趨勢與相對復(fù)介電常數(shù)相反。依據(jù)鐵磁共振理論，三組樣品的磁導(dǎo)率虛部在低頻及高頻波段內(nèi)，因固有共振而產(chǎn)生共振峰；且隨著冷卻速率的提高，共振頻率呈增大的趨勢。三組樣品的反射損耗均隨著冷卻速率的提高而減小。在2.45 GHz的微波加熱頻率下，爐冷、空冷及水冷樣品的反射損耗分別為-2.57