【摘要】： 近年來模擬方法在材料的成分和工藝設(shè)計方面獲得廣泛應(yīng)用,對大型工件更具優(yōu)勢。本論文采用數(shù)值模擬、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小試樣物理模擬結(jié)合的方法,對貝氏體鋼大型厚壁鍛件、厚截面鑄件和1500MPa級高強鋼的成分和工藝設(shè)計進行指導(dǎo),探索應(yīng)用模擬方法研制高強韌貝氏體鋼的途徑,在此基礎(chǔ)上對所研究貝氏體鋼的強韌化機制和1500MPa級高強鋼的超高周疲勞行為進行了研究。 研究表明,采用NSHT熱處理數(shù)值模擬程序計算熱處理冷卻過程的溫度場分布,通過ANN模型預(yù)測或?qū)崪yCCT圖,結(jié)合小試樣控制冷卻的熱處理工藝模擬,可以較好預(yù)測所研究貝氏體鋼的組織和性能,有效指導(dǎo)成分和工藝設(shè)計。 (1)對400mm*800mm*800mm反應(yīng)堆壓力容器(RPV)特厚大鍛件在淬火過程中的溫度場分布進行了計算,獲得不同部位的冷卻曲線;在微調(diào)SA508-3成分基礎(chǔ)上通過W合金化進行初步成分設(shè)計,采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測實驗鋼的CCT圖;二者結(jié)合預(yù)測實驗鋼對應(yīng)鍛件不同位置的組織和性能。并通過小試樣控制冷卻模擬了大鍛件不同位置的冷卻過程,獲取典型位置材料的組織和性能數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上對RPV特厚大鍛件的成分和工藝進行了優(yōu)化設(shè)計。結(jié)果表明,對SA508-3進行適量微調(diào)和W合金化,經(jīng)淬火+高溫回火后可以獲得良好的綜合力學(xué)性能和截面內(nèi)性能的均勻性,滿足RPV鍛件的技術(shù)條件要求。 (2)對60mm厚的Mn-Si-Cr貝氏體鋼板類鑄件奧氏體化后的空冷進行了數(shù)值模擬,結(jié)合CCT圖預(yù)測了不同成分鑄件空冷后的組織,同時通過小試樣熱處理模擬預(yù)測了性能,二者結(jié)合預(yù)測了鑄件典型位置的空冷淬透性。在此基礎(chǔ)上合理設(shè)計成分與工藝,達到了淬透性要求。預(yù)測結(jié)果與實測結(jié)果一致。 (3)采用小試樣模擬不同尺寸鋼棒空冷,建立了1500MPa級無碳化物貝氏體/馬氏體(CFB/M)高強鋼的改型CCT圖;對不同形變溫度的形變熱處理進行了實驗?zāi)M。對其連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律進行了研究,探討了冷卻速度和形變溫度對組織和性能的影響,為獲得高強韌CFB/M組織提供了工藝指導(dǎo)。在根據(jù)實驗結(jié)果獲得CFB/M組織的基礎(chǔ)上,研究了CFB/M高強鋼的超高周疲勞行為。
【圖文】：

的作用；③表示溫度場對應(yīng)力場的作用；④表示在相變發(fā)生時引起“組織應(yīng)力”；⑤表示應(yīng)力場對相變動力學(xué)的影響；⑥表示應(yīng)力場對溫度場的作用。圖1.1 加熱或冷卻過程中溫度場—相變—應(yīng)力場三者耦合示意圖1.2.1.1 淬火過程的溫度場模擬簡介淬火過程的溫度場計算基本是在一定的初始條件和邊界條件下，，工件內(nèi)的熱傳導(dǎo)問題，涉及導(dǎo)熱方程、邊界條件、熱物性參數(shù)的選擇和相變潛熱的處理等諸多方面[20-22]。固體熱傳導(dǎo)的控制方程就是Fourier導(dǎo)熱方程。最基本的Fourier定律可以簡單表述為：熱流正比于與溫度差；熱流正比于垂直熱流方向的表面積。對于非穩(wěn)態(tài)并且考慮內(nèi)部熱源的問題，可以根據(jù) Fourier 定律結(jié)合能量守恒原理推導(dǎo)出來。邊界條件包括初始溫度場以及工件表面與環(huán)境的熱交換情況。初始溫度場可以是均勻的也可以是不均勻的，但要求工件各點的初始溫度值已知。熱交換情況一般可以分為三類：第一類是物體邊界上的溫度或溫度函數(shù)為

BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TG142.2

【引證文獻】

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1 梁寶乙;白晶;趙長春;張俊彥;;核電壓力容器鍛件用16MND5鋼的熱處理工藝[J];鋼鐵研究學(xué)報;2012年01期

本文編號：2671502