高溫連鑄過(guò)程鋼的性能演化及Fe基體相性能的第一性原理研究
發(fā)布時(shí)間:2021-06-24 20:48
鋼是以Fe為基體的多元合金體系,是應(yīng)用最為廣泛的重要工程材料。高效的連鑄工藝是鋼產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中重要的工藝技術(shù),連鑄坯的性能和質(zhì)量對(duì)鋼產(chǎn)品后續(xù)生產(chǎn)及最終產(chǎn)品質(zhì)量均有著重要的影響。鋼在高溫下的性能直接依賴(lài)于不同熱、力履歷下的顯微組織狀態(tài),并最終取決于具有不同電子結(jié)構(gòu)的基本相性能。從電子結(jié)構(gòu)計(jì)算出發(fā)認(rèn)識(shí)高溫下性能演化的基本原理,并與顯微組織結(jié)構(gòu)及性能的量化研究相結(jié)合,可以為基于量子力學(xué)計(jì)算的連鑄等高溫過(guò)程中鋼產(chǎn)品顯微組織、性能和質(zhì)量調(diào)控以及高品質(zhì)鋼種的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ);诖,論文首先從連鑄高溫過(guò)程出發(fā),對(duì)復(fù)雜熱履歷下鑄坯性能、顯微組織演化規(guī)律進(jìn)行了量化研究;并應(yīng)用基于密度泛函理論的第一性原理方法,理論計(jì)算了鋼中Fe基體相的磁性、彈塑性性能和晶格膨脹等內(nèi)稟屬性的高溫演化規(guī)律,深入討論了高溫性能演化的物理本質(zhì)。主要研究結(jié)果可概括如下:(1)研究分析了連鑄冷卻速率對(duì)鑄坯熱塑性、應(yīng)力-應(yīng)變曲線及峰值應(yīng)力/應(yīng)變等性能高溫演化規(guī)律的影響。通過(guò)對(duì)兩類(lèi)鋼種不同冷卻速率(100600°C min-1)下的熱塑性研究,建立了二冷低延性區(qū)溫度范圍與冷卻速率間的量化關(guān)系...
【文章來(lái)源】:重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:175 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
典型圓坯連鑄過(guò)程中鑄坯表面溫度Fig.1.3Surfacetemperatureofaroundbloomalong
BG 3 BGBGv 2332能計(jì)算過(guò)程中,論文首先計(jì)算了B ,c 和2.12 計(jì)算討論了其他相關(guān)性能參數(shù)的演化規(guī)原理方法,在計(jì)算系列固定體積體系總能的程,并由狀態(tài)方程求解體模 ,即 22VEVBV 的計(jì)算,可以在恒定體積下對(duì)慣用晶胞分過(guò)體系總能與變形量 的關(guān)系進(jìn)行求解。圖圖,其中 oabc 表示 fcc 的晶體坐標(biāo)系。正,變化 a、b 和 c 的長(zhǎng)度;而單斜變形是在只b 和 c 的長(zhǎng)度。此外,oabc 坐標(biāo)系中的單斜變形實(shí)現(xiàn)。
42圖 3.1 不同冷卻速率下 L245MB 鋼在典型溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線:(a),(b)和(c)對(duì)應(yīng)的冷卻速率分別為 100 °C min-1,300 °C min-1和 600 °C min-1Fig. 3.1 Strain-stress curves of steel L245MB at various temperatures for different cooling rates: thecooling rates of panel (a), (b) and (c) are 100 °C min-1,300 °C min-1and 600 °C min-1, respectively圖 3.1 中的箭頭示意了對(duì)應(yīng)于―頸縮‖現(xiàn)象的峰值應(yīng)力(或抗拉強(qiáng)度),其對(duì)應(yīng)的應(yīng)變也是鑄坯均勻塑性變形向非均勻塑性變形轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)。隨著溫度的升高,峰值應(yīng)力明顯降低,對(duì)應(yīng)的峰值應(yīng)變也發(fā)生了明顯的變化。700 °C 和 900 °C 下,鑄坯試樣在斷裂發(fā)生前均經(jīng)歷了較大的非均勻塑性變形,斷裂應(yīng)變(對(duì)應(yīng)于應(yīng)力為0 的應(yīng)變)分別在 0.6 和 0.8 左右,冷卻速率對(duì)其影響較小。相較于 700 °C 下的 FM-鐵素體而言,在奧氏體相區(qū)內(nèi)的 900 °C 下,鑄坯具有較高的均勻塑性能力,對(duì)應(yīng)較大的峰值應(yīng)變(如箭頭所示)。在 Ar3附近的 800 °C,雖然鑄坯具有較強(qiáng)的均勻
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]多尺度材料計(jì)算方法[J]. 施思齊,徐積維,崔艷華,魯曉剛,歐陽(yáng)楚英,張艷姝,張文清. 科技導(dǎo)報(bào). 2015(10)
[2]Effect of Slab Subsurface Microstructure Evolution on Transverse Cracking of Microalloyed Steel during Continuous Casting[J]. Yun-feng LI,Guang-hua WEN,Ping TANG,Jian-quan LI,Cheng-li XIANG. Journal of Iron and Steel Research(International). 2014(08)
[3]含硼鋼表面裂紋產(chǎn)生的內(nèi)因及對(duì)策研究進(jìn)展[J]. 谷金波,臧若愚,李晶,王中丙,余璐,劉偉建. 工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新. 2014(01)
[4]合金元素對(duì)鋼亞包晶轉(zhuǎn)變與連鑄縱裂傾向的影響[J]. 李陽(yáng),王京,蘭鵬,孫海波,曾智,張家泉. 鋼鐵. 2013(12)
[5]Some Aspects of High Manganese Twinning-Induced Plasticity (TWIP) Steel, A Review[J]. Liqing CHEN,Yang ZHAO,Xiaomei QIN. Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2013(01)
[6]Effects of Cooling Rates on Microstructures and Mechanical Properties of Nb-Ti Microalloyed Steel[J]. 趙素,吳玉娟,何美鳳,張立. Journal of Shanghai Jiaotong University(Science). 2012(06)
[7]冷卻速率對(duì)耐候鋼高溫力學(xué)性能的影響[J]. 陳登福,宋立偉,董志華,高興建,王水根. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(11)
[8]High-Temperature Mechanical Properties of Shipbuilding Steel BC in Continuous Casting[J]. DONG Zhi-hua,CHEN Deng-fu,SONG Li-wei,HU Hui,YANG Xing-lei (College of Materials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400030,China). Journal of Iron and Steel Research(International). 2011(S1)
[9]鋼鑄態(tài)熱膨脹特性研究[J]. 錢(qián)宏智,張家泉,崔立新. 鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2011(03)
[10]微合金鋼連鑄坯角橫裂的研究進(jìn)展[J]. 趙素,張立,徐國(guó)棟,徐紅偉,祝林,李金富. 世界鋼鐵. 2011(01)
博士論文
[1]微合金鋼鑄坯第二相析出行為及表層組織演變研究[D]. 馬范軍.重慶大學(xué) 2010
碩士論文
[1]連鑄板坯的高溫性能研究及二冷制度優(yōu)化[D]. 宋立偉.重慶大學(xué) 2010
[2]攀鋼板坯角部橫裂紋控制的研究[D]. 李菊艷.重慶大學(xué) 2010
[3]連鑄鋼坯高溫力學(xué)性能及其本構(gòu)關(guān)系研究[D]. 禮為鵬.大連理工大學(xué) 2010
[4]連鑄板坯高溫力學(xué)性能研究及二冷工藝制度分析[D]. 高興健.重慶大學(xué) 2009
本文編號(hào):3247803
【文章來(lái)源】:重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:175 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
典型圓坯連鑄過(guò)程中鑄坯表面溫度Fig.1.3Surfacetemperatureofaroundbloomalong
BG 3 BGBGv 2332能計(jì)算過(guò)程中,論文首先計(jì)算了B ,c 和2.12 計(jì)算討論了其他相關(guān)性能參數(shù)的演化規(guī)原理方法,在計(jì)算系列固定體積體系總能的程,并由狀態(tài)方程求解體模 ,即 22VEVBV 的計(jì)算,可以在恒定體積下對(duì)慣用晶胞分過(guò)體系總能與變形量 的關(guān)系進(jìn)行求解。圖圖,其中 oabc 表示 fcc 的晶體坐標(biāo)系。正,變化 a、b 和 c 的長(zhǎng)度;而單斜變形是在只b 和 c 的長(zhǎng)度。此外,oabc 坐標(biāo)系中的單斜變形實(shí)現(xiàn)。
42圖 3.1 不同冷卻速率下 L245MB 鋼在典型溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線:(a),(b)和(c)對(duì)應(yīng)的冷卻速率分別為 100 °C min-1,300 °C min-1和 600 °C min-1Fig. 3.1 Strain-stress curves of steel L245MB at various temperatures for different cooling rates: thecooling rates of panel (a), (b) and (c) are 100 °C min-1,300 °C min-1and 600 °C min-1, respectively圖 3.1 中的箭頭示意了對(duì)應(yīng)于―頸縮‖現(xiàn)象的峰值應(yīng)力(或抗拉強(qiáng)度),其對(duì)應(yīng)的應(yīng)變也是鑄坯均勻塑性變形向非均勻塑性變形轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)。隨著溫度的升高,峰值應(yīng)力明顯降低,對(duì)應(yīng)的峰值應(yīng)變也發(fā)生了明顯的變化。700 °C 和 900 °C 下,鑄坯試樣在斷裂發(fā)生前均經(jīng)歷了較大的非均勻塑性變形,斷裂應(yīng)變(對(duì)應(yīng)于應(yīng)力為0 的應(yīng)變)分別在 0.6 和 0.8 左右,冷卻速率對(duì)其影響較小。相較于 700 °C 下的 FM-鐵素體而言,在奧氏體相區(qū)內(nèi)的 900 °C 下,鑄坯具有較高的均勻塑性能力,對(duì)應(yīng)較大的峰值應(yīng)變(如箭頭所示)。在 Ar3附近的 800 °C,雖然鑄坯具有較強(qiáng)的均勻
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]多尺度材料計(jì)算方法[J]. 施思齊,徐積維,崔艷華,魯曉剛,歐陽(yáng)楚英,張艷姝,張文清. 科技導(dǎo)報(bào). 2015(10)
[2]Effect of Slab Subsurface Microstructure Evolution on Transverse Cracking of Microalloyed Steel during Continuous Casting[J]. Yun-feng LI,Guang-hua WEN,Ping TANG,Jian-quan LI,Cheng-li XIANG. Journal of Iron and Steel Research(International). 2014(08)
[3]含硼鋼表面裂紋產(chǎn)生的內(nèi)因及對(duì)策研究進(jìn)展[J]. 谷金波,臧若愚,李晶,王中丙,余璐,劉偉建. 工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新. 2014(01)
[4]合金元素對(duì)鋼亞包晶轉(zhuǎn)變與連鑄縱裂傾向的影響[J]. 李陽(yáng),王京,蘭鵬,孫海波,曾智,張家泉. 鋼鐵. 2013(12)
[5]Some Aspects of High Manganese Twinning-Induced Plasticity (TWIP) Steel, A Review[J]. Liqing CHEN,Yang ZHAO,Xiaomei QIN. Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2013(01)
[6]Effects of Cooling Rates on Microstructures and Mechanical Properties of Nb-Ti Microalloyed Steel[J]. 趙素,吳玉娟,何美鳳,張立. Journal of Shanghai Jiaotong University(Science). 2012(06)
[7]冷卻速率對(duì)耐候鋼高溫力學(xué)性能的影響[J]. 陳登福,宋立偉,董志華,高興建,王水根. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(11)
[8]High-Temperature Mechanical Properties of Shipbuilding Steel BC in Continuous Casting[J]. DONG Zhi-hua,CHEN Deng-fu,SONG Li-wei,HU Hui,YANG Xing-lei (College of Materials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400030,China). Journal of Iron and Steel Research(International). 2011(S1)
[9]鋼鑄態(tài)熱膨脹特性研究[J]. 錢(qián)宏智,張家泉,崔立新. 鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2011(03)
[10]微合金鋼連鑄坯角橫裂的研究進(jìn)展[J]. 趙素,張立,徐國(guó)棟,徐紅偉,祝林,李金富. 世界鋼鐵. 2011(01)
博士論文
[1]微合金鋼鑄坯第二相析出行為及表層組織演變研究[D]. 馬范軍.重慶大學(xué) 2010
碩士論文
[1]連鑄板坯的高溫性能研究及二冷制度優(yōu)化[D]. 宋立偉.重慶大學(xué) 2010
[2]攀鋼板坯角部橫裂紋控制的研究[D]. 李菊艷.重慶大學(xué) 2010
[3]連鑄鋼坯高溫力學(xué)性能及其本構(gòu)關(guān)系研究[D]. 禮為鵬.大連理工大學(xué) 2010
[4]連鑄板坯高溫力學(xué)性能研究及二冷工藝制度分析[D]. 高興健.重慶大學(xué) 2009
本文編號(hào):3247803
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