本文關(guān)鍵詞：高強度大棒材低溫縱軋成形數(shù)值模擬研究

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【摘要】：棒材是一種應(yīng)用十分廣泛的鋼材,在工程建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及汽車工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用,在國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會建設(shè)中扮演著不可替代的角色。然而在棒材高強度化推進的過程中,棒材自身的韌性以及延展性不足成為阻礙其高強度化發(fā)展的敏感性問題。通過大應(yīng)變、高Z值加工條件下變形基體內(nèi)部發(fā)生的動態(tài)回復(fù)/再結(jié)晶轉(zhuǎn)化機制實現(xiàn)大棒材晶粒的超微細化可以在不添加合金元素的前提下使鋼鐵材料在強度加倍后仍然保持優(yōu)異的強韌性配合,是一種理想的晶粒細化方式。本文通過實驗與數(shù)值仿真模擬相結(jié)合的方式,綜合考慮棒材產(chǎn)品尺寸與使用性能,對中碳鋼大棒材的微觀組織細化理論進行了深入研究,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出一套適用于具有超微細化晶粒組織的高強度大棒材生產(chǎn)的新型連軋孔型系統(tǒng)——扁凸橢圓/圓形孔型系統(tǒng)。為獲得中碳鋼在低溫領(lǐng)域軋制制備超微細晶組織的工藝參數(shù),借助Gleeble-3800熱模擬實驗機及SEM場發(fā)射掃描電鏡對中碳鋼在大應(yīng)變低溫領(lǐng)域的變形特性及組織演化過程進行了實驗研究,證實了高Z值(低溫高應(yīng)變速率)加工條件下的大變形工藝可以滿足中碳鋼超微細晶粒組織產(chǎn)生的條件。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)結(jié)果,通過對應(yīng)力—應(yīng)變曲線中峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變與Z之間的相互關(guān)系的研究,推導(dǎo)計算出中碳鋼塑性變形的本構(gòu)方程;利用有限元的二次開發(fā),模擬并獲得了各變形條件下得到的最終鐵素體晶粒平均尺寸,并利用其計算獲得鐵素體晶粒平均尺寸的計算公式。借助計算機輔助設(shè)計與有限元仿真模擬技術(shù),開發(fā)扁凸橢圓/圓形孔型系統(tǒng),并對中碳鋼連軋過程進行了應(yīng)變、變形溫度、應(yīng)變速率等多條件耦合有限元模型的建立與模擬,對軋件截面在連軋過程中的應(yīng)變分布、溫度分布以及組織演化過程進行了研究與分析,獲得良好效果。實驗及數(shù)值仿真模擬結(jié)果相互吻合,驗證了該新型工藝適用于具有超微細化晶粒組織的高強度大型棒材的生產(chǎn)。
【關(guān)鍵詞】：中碳鋼 大型棒材 低溫大變形 超微細晶粒 數(shù)值仿真模擬
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG335.62
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 高強度棒材的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 課題研究意義13-14
• 1.4 課題來源與主要研究內(nèi)容14-16
• 1.4.1 課題來源14-15
• 1.4.2 研究主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 棒材連軋孔型設(shè)計與超微細晶理論16-26
• 2.1 連軋孔型及其分類16-17
• 2.2 連軋孔型設(shè)計基本理論17-19
• 2.2.1 連軋孔型設(shè)計的基本原則17
• 2.2.2 連軋孔型的基本設(shè)計內(nèi)容、步驟及要求17-19
• 2.3 棒材連軋過程數(shù)學模型建的建立19-23
• 2.3.1 各道次變形系數(shù)分配模型19-20
• 2.3.2 軋制過程的寬展模型20-23
• 2.4 微觀晶粒組織的細化理論及方法23-24
• 2.4.1 Hall-Petch關(guān)系式——細晶強化的理論依據(jù)23-24
• 2.4.2 組織超微細化方法24
• 2.5 本章小結(jié)24-26
• 第3章 Gleeble熱模擬實驗方案26-32
• 3.1 引言26
• 3.2 實驗材料26-28
• 3.2.1 試件化學成分26
• 3.2.2 試件尺寸及實驗流程26-27
• 3.2.3 試件變形區(qū)域的變形帶分布27-28
• 3.3 實驗方法28-31
• 3.3.1 實驗步驟29-31
• 3.3.2 實驗?zāi)康?/span>31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 超微細晶粒高強度中碳鋼大棒材的制備理論32-52
• 4.1 引言32
• 4.2 35鋼應(yīng)力—應(yīng)變曲線本構(gòu)方程計算32-42
• 4.2.1 35鋼真應(yīng)力應(yīng)變曲線的類型33-36
• 4.2.3 35號鋼真應(yīng)力應(yīng)變曲線本構(gòu)方程的計算36-37
• 4.2.4 本構(gòu)方程中系數(shù)的求解37-41
• 4.2.5 本構(gòu)方程41-42
• 4.3 高Z值大變形的工藝效果42-44
• 4.4 中碳鋼低溫大變形的組織演化分析44-50
• 4.4.1 低溫領(lǐng)域變形過程中的組織演化44-48
• 4.4.2 微觀組織演化的數(shù)學模型48-50
• 4.5 本章小結(jié)50-52
• 第5章 棒材連軋孔型設(shè)計及有限元分析52-72
• 5.1 引言52
• 5.2 圓鋼的傳統(tǒng)孔型設(shè)計52-54
• 5.2.1 傳統(tǒng)圓鋼孔型系統(tǒng)52-53
• 5.2.2 傳統(tǒng)圓鋼孔型系統(tǒng)的有限元模擬53-54
• 5.3 大棒材新型孔型設(shè)計54-59
• 5.3.1 中凸橢圓系統(tǒng)大棒材連軋過程的數(shù)值模擬54-59
• 5.4 扁凸橢圓/圓形孔型系統(tǒng)59-68
• 5.4.1 扁凸橢圓的提出59-60
• 5.4.2 扁凸橢圓的有限元模擬60-64
• 5.4.3 連軋過程應(yīng)變場有限元分析結(jié)果64-68
• 5.5 連軋過程軋件的溫度場分析68
• 5.7 棒材軋制超微細晶預(yù)測68-70
• 5.8 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻74-78
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果78-79
• 致謝79

【相似文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 范忠起;高強度大棒材低溫縱軋成形數(shù)值模擬研究[D];燕山大學;2016年

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本文編號：971915