轧制工艺影响高强韧特厚板组织与力学性能的机理研究

发布时间：2021-05-08 05:24

　　为突破我国在高端装备领域的关键制备工艺技术,发展高强特厚板势在必行。然而,采用传统的铸造、轧制及热处理工艺生产的特厚板依然存在着心部缺陷、厚度方向不均匀性等诸多问题,正是这些传统的特厚板工艺极大程度上限制了特厚板的应用与相应装备的制备。为此,探索新的轧制工艺以消除心部缺陷和厚度方向不均匀性、改善高强韧特厚板的塑韧性具有重要意义。本文以低合金高强韧厚钢板为研究对象,采用有限元模拟、SEM、TEM、EBSD等实验方法研究轧制工艺及之后热处理工艺对组织性能的影响,通过对不同工艺处理后钢板显微组织结构和力学性能变化规律的揭示,说明了工艺参数的影响和作用,此外还在工厂生产条件下进行了轧制工艺的生产研究。研究结果如下:在考虑动态回复、动态再结晶、静态回复、静态再结晶的基础上,利用ABAQUS有限元模型计算结果,建立了原始奥氏体晶粒和储能分布在差温轧制和均温轧制过程中的预测模型。模型表明,相比于均温轧制钢板心部区域,差温轧制钢板心部位置的大变形明显缩短了静态再结晶孕育期,也促进和加快了静态再结晶的发生。差温轧制能够在钢板心部引入更大的塑性变形和应力,能够有效地促进气孔、裂纹、疏松等点状缺陷的闭合,同... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：173 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题的意义
2 文献综述
    2.1 特厚板概述
        2.1.1 特厚板的特点
        2.1.2 国内外特厚板的发展现状
        2.1.3 特厚板的发展趋势
    2.2 高强韧特厚板的成分与微观组织
        2.2.1 高强韧特厚板的成分体系
        2.2.2 高强韧特厚板的微观组织
        2.2.3 高强韧特厚板生产面临的主要问题
    2.3 特厚板组织性能控制技术及其强韧性影响
        2.3.1 大型特厚板坯料制造技术
        2.3.2 控制轧制
        2.3.3 加速冷却系统
        2.3.4 热处理技术
    2.4 文献小结
3 研究内容和研究方法
    3.1 研究目的
    3.2 研究内容
    3.3 技术路线
4 轧制工艺对特厚板轧态奥氏体组织的影响
    4.1 高强钢的高温热变形行为研究
        4.1.1 热变形真塑性应力-真应变曲线
        4.1.2 特征应力
        4.1.3 应力-应变关系
        4.1.4 动态再结晶
        4.1.5 流变应力模型验证
        4.1.6 材料热加工图
    4.2 轧制工艺的数值模拟研究
        4.2.1 ABAQUS模型的建立
        4.2.2 温度场和轧制力
        4.2.3 等效塑性应变
        4.2.4 压下率验证
    4.3 轧制过程中的奥氏体演变
        4.3.1 储能与晶粒分布模型的建立
        4.3.2 模型结果与讨论
        4.3.3 奥氏体晶粒尺寸验证
    4.4 差温轧制工艺的工厂验证
        4.4.1 试验材料和方法
        4.4.2 力学性能
        4.4.3 轧后钢板探伤
    4.5 本章小结
5 轧制工艺对特厚板轧态强度和塑性的影响机理
    5.1 试验材料和方法
    5.2 试验结果与分析
        5.2.1 显微组织
        5.2.2 拉伸性能
    5.3 轧制工艺对强度的影响
        5.3.1 大小角度晶界
        5.3.2 碳氮化物析出
    5.4 轧制工艺对断面收缩率的影响
        5.4.1 有限元模型建立
        5.4.2 应变梯度对Z向性能的影响
        5.4.3 强度梯度对Z向性能的影响
        5.4.4 UTR与GTR钢板的拉伸模拟
    5.5 本章小结
6 亚温淬火&回火工艺对高强度特厚板组织和力学性能的影响
    6.1 试验材料和方法
        6.1.1 实验材料和工艺
        6.1.2 显微组织观察
        6.1.3 力学性能
    6.2 试验结果及分析
        6.2.1 轧制态显微组织
        6.2.2 淬火态(ICQ)显微组织
        6.2.3 回火态(ICQ-T)显微组织
        6.2.4 厚度方向上的强度均匀性
        6.2.5 力学性能
        6.2.6 冲击断口形貌
        6.2.7 断裂机理
    6.3 本章小结
7 TMCP&回火工艺对高强度特厚板组织和力学性能的影响
    7.1 设计思路
    7.2 试验材料和方法
    7.3 TMCP&回火工艺对轧制态显微组织的影响
    7.4 TMCP&回火工艺对回火态显微组织的影响
    7.5 TMCP&回火工艺对力学性能的影响
    7.6 TMCP&回火工艺对断口形貌的影响
    7.7 本章小结
8 结论与创新点
    8.1 结论
    8.2 创新点
参考文献
附录A 高强钢在不同变形工艺下的加工图Matlab求解程序
附录B 储能模型分布的Matlab计算程序
附录C 轧制过程中晶粒尺寸的Matlab计算程序
附录D 工业生产厚/特厚板的轧制参数
附录E 工业生产Q345B系列钢的力学性能
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
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[2]X90超高强度输气钢管材料本构关系及断裂准则[J]. 杨锋平,罗金恒,李鹤,郭亚洲,冯健.  石油学报. 2017(01)
[3]国内外桥梁结构用钢的现状[J]. 程鼎,夏勐,吴保桥,彦井成,黄琦,彭林.  安徽冶金科技职业学院学报. 2016(03)
[4]轧制复合Q235B特厚钢板组织和力学性能的研究[J]. 赵广辉,黄庆学,张占杰,周存龙,马立峰.  热加工工艺. 2016(13)
[5]浅述桥梁钢的发展现状和趋势[J]. 朱宜进,高雅,宋庆吉,张鹏云.  宽厚板. 2016(03)
[6]韩国高性能桥梁钢的研发及应用进展[J]. 张志勤,高真凤,黄维,陈付红,丁伟.  建筑钢结构进展. 2016(02)
[7]快冷工艺对800MPa级低碳高强贝氏体钢力学性能的影响[J]. 谢保盛,蔡庆伍,曹嘉明,宁榛,程磊.  材料热处理学报. 2015(10)
[8]95CrMo钢高温流变应力的本构方程[J]. 余伟,许立雄,张昳,王班,何春雨,董恩涛.  材料热处理学报. 2015(10)
[9]基于位错密度的残余应变计算方法[J]. 王蕾,唐荻,宋勇.  机械工程学报. 2015(18)
[10]莱钢200mm厚Q235B特厚钢板的试制开发[J]. 高立福.  山东冶金. 2015(04)

博士论文
[1]超细晶Q&P钢的组织控制及其演变规律[D]. 丁然.北京科技大学 2016
[2]特厚板用HSLA钢的热变形行为与组织演变研究[D]. 高志玉.北京科技大学 2016



本文编号：3174756