模拟方法在贝氏体钢研究中的应用

发布时间：2020-05-19 21:20

【摘要】： 近年来模拟方法在材料的成分和工艺设计方面获得广泛应用,对大型工件更具优势。本论文采用数值模拟、人工神经网络和小试样物理模拟结合的方法,对贝氏体钢大型厚壁锻件、厚截面铸件和1500MPa级高强钢的成分和工艺设计进行指导,探索应用模拟方法研制高强韧贝氏体钢的途径,在此基础上对所研究贝氏体钢的强韧化机制和1500MPa级高强钢的超高周疲劳行为进行了研究。研究表明,采用NSHT热处理数值模拟程序计算热处理冷却过程的温度场分布,通过ANN模型预测或实测CCT图,结合小试样控制冷却的热处理工艺模拟,可以较好预测所研究贝氏体钢的组织和性能,有效指导成分和工艺设计。 (1)对400mm*800mm*800mm反应堆压力容器(RPV)特厚大锻件在淬火过程中的温度场分布进行了计算,获得不同部位的冷却曲线;在微调SA508-3成分基础上通过W合金化进行初步成分设计,采用人工神经网络预测实验钢的CCT图;二者结合预测实验钢对应锻件不同位置的组织和性能。并通过小试样控制冷却模拟了大锻件不同位置的冷却过程,获取典型位置材料的组织和性能数据。在此基础上对RPV特厚大锻件的成分和工艺进行了优化设计。结果表明,对SA508-3进行适量微调和W合金化,经淬火+高温回火后可以获得良好的综合力学性能和截面内性能的均匀性,满足RPV锻件的技术条件要求。 (2)对60mm厚的Mn-Si-Cr贝氏体钢板类铸件奥氏体化后的空冷进行了数值模拟,结合CCT图预测了不同成分铸件空冷后的组织,同时通过小试样热处理模拟预测了性能,二者结合预测了铸件典型位置的空冷淬透性。在此基础上合理设计成分与工艺,达到了淬透性要求。预测结果与实测结果一致。 (3)采用小试样模拟不同尺寸钢棒空冷,建立了1500MPa级无碳化物贝氏体/马氏体(CFB/M)高强钢的改型CCT图;对不同形变温度的形变热处理进行了实验模拟。对其连续冷却转变规律进行了研究,探讨了冷却速度和形变温度对组织和性能的影响,为获得高强韧CFB/M组织提供了工艺指导。在根据实验结果获得CFB/M组织的基础上,研究了CFB/M高强钢的超高周疲劳行为。
【图文】：

示意图,应力场,冷却过程,中温

的作用；③表示温度场对应力场的作用；④表示在相变发生时引起“组织应力”；⑤表示应力场对相变动力学的影响；⑥表示应力场对温度场的作用。图1.1 加热或冷却过程中温度场—相变—应力场三者耦合示意图1.2.1.1 淬火过程的温度场模拟简介淬火过程的温度场计算基本是在一定的初始条件和边界条件下，，工件内的热传导问题，涉及导热方程、边界条件、热物性参数的选择和相变潜热的处理等诸多方面[20-22]。固体热传导的控制方程就是Fourier导热方程。最基本的Fourier定律可以简单表述为：热流正比于与温度差；热流正比于垂直热流方向的表面积。对于非稳态并且考虑内部热源的问题，可以根据 Fourier 定律结合能量守恒原理推导出来。边界条件包括初始温度场以及工件表面与环境的热交换情况。初始温度场可以是均匀的也可以是不均匀的，但要求工件各点的初始温度值已知。热交换情况一般可以分为三类：第一类是物体边界上的温度或温度函数为

网络结构图,数学观,热处理工艺,函数关系

BP网络结构图
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG142.2

【引证文献】