本文關(guān)鍵詞：熱軋工藝對低合金釉化用鋼組織和力學(xué)性能影響的研究

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【摘要】：本課題的研究對象是生產(chǎn)熱水器內(nèi)膽所用的釉化用鋼,由于內(nèi)膽在工作時要承受一定的溫度和壓力,對生產(chǎn)內(nèi)膽的低碳鋼的屈服強(qiáng)度有一定要求。釉化用鋼在釉化燒結(jié)過程中,性能會相應(yīng)地發(fā)生變化。熱軋工藝對釉化用鋼軋制態(tài)和釉化燒結(jié)后的性能有重要影響。本文采用實(shí)驗(yàn)和有限元模擬相結(jié)合的方法,對相同成分、不同熱軋工藝的釉化用鋼進(jìn)行研究;基于實(shí)驗(yàn)和有限元模擬的結(jié)果分析了釉化用鋼熱軋工藝參數(shù)、顯微組織和力學(xué)性能之間的關(guān)系。主要的研究結(jié)果如下：通過對不同熱軋工藝的釉化用鋼的顯微組織和力學(xué)性能的對比分析可以發(fā)現(xiàn),采用應(yīng)變誘導(dǎo)鐵素體相變(DSIT)的軋制工藝,控制后三道次在Ar3溫度附近軋制的鋼板在熱處理后仍可以獲得相對較細(xì)小的晶粒和高強(qiáng)度。這是由于應(yīng)變誘導(dǎo)鐵素體相變的臨界形核尺寸比一般奧氏體-鐵素體相變的尺寸小。在軋制過程中,鋼板多次經(jīng)歷應(yīng)變誘導(dǎo)鐵素體相變和鐵素體逆變?yōu)閵W氏體的過程,獲得更加細(xì)小的鐵素體晶粒的同時,也可以使應(yīng)變能得到釋放,避免殘余應(yīng)變能造成熱處理后晶粒的長大,獲得較高的強(qiáng)度。研究還發(fā)現(xiàn),適當(dāng)提高軋后冷卻過程的降溫幅度、降低終冷溫度、提高冷卻速度可以避免在軋后降溫過程中的晶粒長大。4#鋼板采用DSIT熱軋工藝,控制控制后三道次的開軋溫度均為840±10℃：軋后冷卻過程的降溫幅度為340℃-360℃；終冷溫度為440℃-460℃；冷卻速度為21℃/s-23℃/s,熱處理前后晶粒尺寸均為約6μm左右,熱處理后屈服強(qiáng)度從370MPa提高到380MPa-390MPa,性能與連鑄連軋工藝生產(chǎn)的鋼板性能相近。通過實(shí)驗(yàn)和有限元模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)軋件與軋輥之間的熱傳導(dǎo)系數(shù)為5～10kw/m2·k,軋件與環(huán)境之間的熱交換系數(shù)為0.02～0.05kw/m2·k時,軋制的板形、最大軋制力和開軋溫度的模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。軋制力隨軋制溫度的降低而增大；隨道次壓下率的增大而增大；隨軋制速度的變化相對不明顯。DSIT熱軋工藝的后三道次的軋制力是前三道次的2-3倍。因此,在采用控制軋制工藝時,制定軋制溫度和道次壓下率應(yīng)考慮避免軋制力超過軋機(jī)最大所能承受的力,保護(hù)工作輥表面不受損傷。DSIT熱軋工藝的鋼板在第四道次開軋前,軋件心部溫度比表面溫度高25℃以上；第四道次軋制后,軋件心部溫度和軋件表面溫度逐漸趨于一致。后三道次軋制時,鋼板均出現(xiàn)600℃左右的溫度回升,導(dǎo)致后三道次軋制時的溫度高于實(shí)際設(shè)定溫度。因此,將后三道次的開軋溫度設(shè)為略低于Ar3溫度的鋼板可比開軋溫度略高于Ar3溫度的鋼板獲得更細(xì)小均勻的晶粒和更高的強(qiáng)度。模擬結(jié)果還發(fā)現(xiàn),單道次壓下率超過60%時,軋制過程相對不穩(wěn)定,有造成軋件開裂、破損的可能性,同時有可能損傷工作輥表面。軋制速度低于750mm/s時,軋制時應(yīng)力波動幅度相對較大,軋件表面的溫降幅度相對較大,軋制過程相對不穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：釉化用鋼 熱軋 顯微組織 力學(xué)性能 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG335.11;TG142.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 引言9
• 1.2 釉化用鋼概述9-11
• 1.2.1 釉化用鋼的發(fā)展與種類9-10
• 1.2.2 釉化用鋼的顯微組織10-11
• 1.2.3 釉化用鋼的性能要求11
• 1.3 釉化用鋼的強(qiáng)化機(jī)制11-13
• 1.4 釉化用鋼熱軋工藝13-16
• 1.4.1 鋼板軋制工藝的國內(nèi)外研究進(jìn)展13-14
• 1.4.2 釉化用鋼的熱軋工藝14-16
• 1.5 軋制過程有限元數(shù)值模擬16-19
• 1.5.1 有限元法概述16-17
• 1.5.2 軋制過程有限元數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5.3 DEFORM軟件介紹18-19
• 1.6 本課題研究目的和內(nèi)容19-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法21-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)研究路線21-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料22
• 2.3 軋制設(shè)備和熱處理設(shè)備22-23
• 2.3.1 軋制設(shè)備22
• 2.3.2 熱處理設(shè)備22-23
• 2.4 熱軋工藝流程及參數(shù)23-24
• 2.5 熱處理工藝流程及參數(shù)24-25
• 2.6 顯微組織觀察及力學(xué)性能測試25-27
• 2.6.1 顯微組織觀察25
• 2.6.2 晶粒尺寸測量25-26
• 2.6.3 力學(xué)性能測試26-27
• 2.7 熱機(jī)械分析實(shí)驗(yàn)27
• 2.8 軋制過程有限元計(jì)算分析27-29
• 第三章 熱軋工藝對釉化用鋼顯微組織和力學(xué)性能的影響29-45
• 3.1 軋制工藝的影響29-41
• 3.1.1 成分和熱軋工藝參數(shù)29-31
• 3.1.2 顯微組織和力學(xué)性能31-41
• 3.2 卷取工藝的影響41-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 第四章 釉化用鋼熱軋工藝的有限元模擬45-64
• 4.1 熱軋過程有限元模型的建立45-49
• 4.1.1 幾何模型45-46
• 4.1.2 材料模型和材料特性參數(shù)46-48
• 4.1.3 初始條件和邊界條件48-49
• 4.1.4 熱軋模擬的基本假設(shè)49
• 4.2 DSIT熱軋過程的有限元模擬與分析49-57
• 4.2.1 板形49-51
• 4.2.2 軋制力51-52
• 4.2.3 等效應(yīng)變場和等效應(yīng)力場52-54
• 4.2.4 溫度場54-57
• 4.3 軋制壓下率的影響57-59
• 4.3.1 壓下率對軋制力的影響57
• 4.3.2 壓下率對等效應(yīng)力場的影響57-59
• 4.3.3 壓下率對溫度場的影響59
• 4.4 軋制速度的影響59-62
• 4.4.1 軋制速度對軋制力的影響60
• 4.4.2 軋制速度對等效應(yīng)力場的影響60-61
• 4.4.3 軋制速度對溫度場的影響61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 第五章 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-71
• 碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71

【相似文獻(xiàn)】

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