鋼絲制品是重要的鋼材產(chǎn)品之一,種類多,用量大。目前國內(nèi)外高強度鋼絲普遍采用珠光體組織經(jīng)由多道次冷拉拔加工得到,加工過程通常需要進行多次鉛浴淬火處理,對環(huán)境污染較大。同時隨著鋼絲強度的提高,材料成分向高碳方向發(fā)展,而碳含量的提高是鋼絲出現(xiàn)塑性惡化、扭轉(zhuǎn)分層等問題的重要原因之一。針對目前鋼絲產(chǎn)品生產(chǎn)過程中存在的問題,本課題結(jié)合新一代高強鋼的研究成果,以現(xiàn)有的低溫貝氏體鋼為基礎(chǔ),綜合考慮鋼絲生產(chǎn)和應(yīng)用過程中的要求,從減少加工過程的環(huán)境污染和有利于鋼絲拉拔變形的角度,進行新型貝氏體-殘余奧氏體鋼絲的成分體系設(shè)計、熱處理工藝以及冷拉拔過程中組織形變、相變行為和變形機理的研究。鋼絲拉拔屬于大塑性冷變形過程,需要重新設(shè)計已有的用作結(jié)構(gòu)件的低溫貝氏體鋼成分,使其適應(yīng)冷拉拔加工過程中多道次、大變形量的特點。通過熱力學(xué)計算和熱膨脹實驗,設(shè)計了以硅、錳以及鋁、磷復(fù)合添加的實驗鋼成分,充分分離了珠光體相區(qū)和貝氏體相區(qū),有效抑制了過冷奧氏體的分解,獲得了所需的板條狀貝氏體-殘余奧氏體組織。同時,通過相關(guān)動力學(xué)計算,發(fā)現(xiàn)貝氏體等溫初期由于兩相界面附近碳元素濃度的差異,會導(dǎo)致兩相界面附近區(qū)域的奧氏體內(nèi)出現(xiàn)碳濃度的雙...

【文章頁數(shù)】：169 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 課題背景
    1.2 研究目的和意義
2 文獻(xiàn)綜述
    2.1 珠光體高強度鋼絲發(fā)展與研究現(xiàn)狀
        2.1.1 珠光體高強度鋼絲介紹及強化機理
        2.1.2 鋼絲制備技術(shù)研究進展
        2.1.3 冷拉拔珠光體鋼高強度機理
    2.2 貝氏體-殘余奧氏體鋼組織性能特點
        2.2.1 貝氏體鋼研究進展
        2.2.2 貝氏體-殘余奧氏體復(fù)相組織性能特點
    2.3 貝氏體及殘余奧氏體在鋼絲中的應(yīng)用
    2.4 有限元法數(shù)值仿真分析在含殘余奧氏體新型高強鋼中的應(yīng)用
        2.4.1 應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變的有限元模擬
        2.4.2 代表性體積元法在數(shù)值模擬中的應(yīng)用
        2.4.3 ABAQUS有限元軟件及VUMAT子程序簡介
3 研究內(nèi)容與研究方法
    3.1 研究內(nèi)容
    3.2 技術(shù)路線
    3.3 實驗材料、實驗設(shè)備與實驗方法
        3.3.1 實驗材料與工藝
        3.3.2 微觀組織觀察
        3.3.3 性能分布測試
4 實驗鋼成分設(shè)計及相變規(guī)律
    4.1 冷拉拔貝氏體-殘余奧氏體鋼的成分設(shè)計及熱處理原則
    4.2 實驗鋼相變規(guī)律研究
        4.2.1 實驗鋼熱力學(xué)計算及分析
        4.2.2 實驗鋼等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)計算
        4.2.3 實驗鋼連續(xù)冷卻及等溫轉(zhuǎn)變過程中的組織演變
    4.3 貝氏體區(qū)等溫過程中的元素擴散
        4.3.1 貝氏體經(jīng)典切變等溫轉(zhuǎn)變模型
        4.3.2 改進后的模型
        4.3.3 電子探針測量結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
5 冷拉拔過程中組織演變及其形變不均勻性
    5.1 貝氏體-殘余奧氏體鋼冷拉拔過程中的組織演變
    5.2 冷拉拔過程中殘余奧氏體形貌演變及相變行為
    5.3 冷拉拔過程中變形的不均勻性
        5.3.1 邊部變形層組織演變
        5.3.2 冷拉拔過程中的變形不均勻性及冗余變形
        5.3.3 不均勻變形對斷口形貌的影響
    5.4 冷拉拔變形過程中顯微組織變形方式及變形機理分析
        5.4.1 貝氏體-殘余奧氏體冷拉拔變形特點
        5.4.2 貝氏體-殘余奧氏體冷拉拔變形機理
        5.4.3 拉拔過程中裂紋的產(chǎn)生及擴展形式
    5.5 本章小結(jié)
6 多種應(yīng)力狀態(tài)下貝氏體-殘余奧氏體組織演變模擬
    6.1 基于實際微觀組織的二維RVE模型的建立
    6.2 實驗鋼中殘余奧氏體馬氏體相變判據(jù)及子程序?qū)崿F(xiàn)
        6.2.1 馬氏體相變動力學(xué)模型
        6.2.2 馬氏體相變模型在VUMAT子程序中的實現(xiàn)
    6.3 貝氏體-殘余奧氏體鋼中各相本構(gòu)方程
    6.4 顯微組織形變模擬的用戶子程序?qū)崿F(xiàn)及其驗證
        6.4.1 VUMAT子程序流程
        6.4.2 塑性變形過程中相關(guān)彈塑性理論的子程序?qū)崿F(xiàn)
        6.4.3 VUMAT子程序及RVE模型的驗證
    6.5 結(jié)果與討論
        6.5.1 單向應(yīng)力狀態(tài)下變形過程中顯微組織的演變
        6.5.2 冷拉拔過程中不同部位復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下顯微組織的演變
    6.6 本章小結(jié)
7 結(jié)論
8 創(chuàng)新點
參考文獻(xiàn)
附錄A 含馬氏體相變模型的顯微組織形變VUMAT子程序
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3783568