铁素体—贝氏体双相钢组织与力学性能数值模拟

发布时间：2020-03-30 19:19

【摘要】：在双相钢组织与变形的研究中,多以铁素体-马氏体钢为研究对象,对铁素体-贝氏体双相钢的研究较少。作为大变形管线钢的重要分支,逐渐受到人们的重视。因此,本文通过以X80管线钢作为研究对象,采用ANSYS有限元数值模拟方法对此种双相钢组织和性能进行模拟,从而依据最佳的双相配比及晶粒尺寸和强度,结合前期研究数据,对管线钢研究起到省时、省力、节省费用的效果,从而为实际生产提供的指导作用。本文首先基于铁素体-贝氏体双相钢的强化机理及强度理论模型及经验公式,分析了晶粒尺寸、固溶元素等因素对材料强度的影响,根据各影响因素建立了贝氏体-铁素体双相钢数值模型。其次,选择ANSYS软件中适用于铁素体-马氏体双相钢数值模拟的相关参数,模拟铁素体-贝氏体钢,进行求解并对误差进行分析。再次,在有限元模型的基础上,通过改变贝氏体含量、贝氏体的强度和贝氏体平均晶粒尺寸,分析了各参数对双相钢性能的影响规律。最后,通过实验方法,对数值模拟结果进行了验证,从而为生产实践提供依据。通过对双相钢的数值模拟得到以下结论:(1)当贝氏体含量在30%以下时,通过增加铁素体含量,有助于提高双相钢抵抗变形的能力;(2)提高铁素体强度和适当提高贝氏体强度,都有助于基体强度的提升;(3)当贝氏体平均晶粒尺寸在30μm左右时,可以通过细化晶粒,借助细晶强化作用来提高材料的强度;(4)这一结论与铁素体-马氏体双相钢中的连续长纤维模型相适应;(5)本文试验结果表明,模型具有良好的准确性。通过数值模拟方法分析了各参数对双相钢性能的影响规律,可以高质高效的为生产抵抗变形能力强、基体强度高的双相钢提供理论基础,并通过试验验证了分析结果的精确度。
【图文】：

热处理工艺,工程硕士学位,贝氏体钢,双相钢

华南理工大学工程硕士学位论文/s 的冷却速度冷却至室温。同时，采用与以上钢种相同的化学成分，制备单相贝氏体钢，作为该双相钢各个组份的性能；并通过降得单相铁素体组织，其热处理工艺如图 3-1 所示。

拉伸试样,双相钢,屈服强度,抗拉强度

16图 3-2 拉伸试样经试验测定，双相管线钢和单相贝氏体钢、铁素体钢应力应变曲线如图 3-3 所定双相钢双相钢的屈服强度为 427.8 MPa，抗拉强度为 568.9 MPa，单相铁素体强度为 372.6 MPa，抗拉强度为 528.0 MPa，单相贝氏体的屈服强度为 517.5 强度为 639.5 MPa。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.1

【参考文献】