高温连铸过程钢的性能演化及Fe基体相性能的第一性原理研究
发布时间：2021-06-24 20:48
钢是以Fe为基体的多元合金体系,是应用最为广泛的重要工程材料。高效的连铸工艺是钢产品生产过程中重要的工艺技术,连铸坯的性能和质量对钢产品后续生产及最终产品质量均有着重要的影响。钢在高温下的性能直接依赖于不同热、力履历下的显微组织状态,并最终取决于具有不同电子结构的基本相性能。从电子结构计算出发认识高温下性能演化的基本原理,并与显微组织结构及性能的量化研究相结合,可以为基于量子力学计算的连铸等高温过程中钢产品显微组织、性能和质量调控以及高品质钢种的优化设计奠定基础。基于此,论文首先从连铸高温过程出发,对复杂热履历下铸坯性能、显微组织演化规律进行了量化研究;并应用基于密度泛函理论的第一性原理方法,理论计算了钢中Fe基体相的磁性、弹塑性性能和晶格膨胀等内禀属性的高温演化规律,深入讨论了高温性能演化的物理本质。主要研究结果可概括如下:（1）研究分析了连铸冷却速率对铸坯热塑性、应力-应变曲线及峰值应力/应变等性能高温演化规律的影响。通过对两类钢种不同冷却速率(100600°C min-1)下的热塑性研究,建立了二冷低延性区温度范围与冷却速率间的量化关系...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
典型圆坯连铸过程中铸坯表面温度Fig.1.3Surfacetemperatureofaroundbloomalong
BG 3 BGBGv 2332能计算过程中，论文首先计算了B ，c 和2.12 计算讨论了其他相关性能参数的演化规原理方法，在计算系列固定体积体系总能的程，并由状态方程求解体模 ，即 22VEVBV 的计算，可以在恒定体积下对惯用晶胞分过体系总能与变形量 的关系进行求解。图图，其中 oabc 表示 fcc 的晶体坐标系。正，变化 a、b 和 c 的长度；而单斜变形是在只b 和 c 的长度。此外，oabc 坐标系中的单斜变形实现。
42图 3.1 不同冷却速率下 L245MB 钢在典型温度下的应力-应变曲线：(a)，(b)和(c)对应的冷却速率分别为 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图 3.1 中的箭头示意了对应于―颈缩‖现象的峰值应力(或抗拉强度)，其对应的应变也是铸坯均匀塑性变形向非均匀塑性变形转变的临界点。随着温度的升高，峰值应力明显降低，对应的峰值应变也发生了明显的变化。700 °C 和 900 °C 下，铸坯试样在断裂发生前均经历了较大的非均匀塑性变形，断裂应变(对应于应力为0 的应变)分别在 0.6 和 0.8 左右，冷却速率对其影响较小。相较于 700 °C 下的 FM-铁素体而言，在奥氏体相区内的 900 °C 下，铸坯具有较高的均匀塑性能力，对应较大的峰值应变(如箭头所示)。在 Ar3附近的 800 °C，虽然铸坯具有较强的均匀
【参考文献】：
期刊论文
[1]多尺度材料计算方法[J]. 施思齐,徐积维,崔艳华,鲁晓刚,欧阳楚英,张艳姝,张文清. 科技导报. 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]含硼钢表面裂纹产生的内因及对策研究进展[J]. 谷金波,臧若愚,李晶,王中丙,余璐,刘伟建. 工业技术创新. 2014(01)
[4]合金元素对钢亚包晶转变与连铸纵裂倾向的影响[J]. 李阳,王京,兰鹏,孙海波,曾智,张家泉. 钢铁. 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]. 赵素,吴玉娟,何美凤,张立. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2012(06)
[7]冷却速率对耐候钢高温力学性能的影响[J]. 陈登福,宋立伟,董志华,高兴建,王水根. 重庆大学学报. 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]钢铸态热膨胀特性研究[J]. 钱宏智,张家泉,崔立新. 钢铁研究学报. 2011(03)
[10]微合金钢连铸坯角横裂的研究进展[J]. 赵素,张立,徐国栋,徐红伟,祝林,李金富. 世界钢铁. 2011(01)
博士论文
[1]微合金钢铸坯第二相析出行为及表层组织演变研究[D]. 马范军.重庆大学 2010
硕士论文
[1]连铸板坯的高温性能研究及二冷制度优化[D]. 宋立伟.重庆大学 2010
[2]攀钢板坯角部横裂纹控制的研究[D]. 李菊艳.重庆大学 2010
[3]连铸钢坯高温力学性能及其本构关系研究[D]. 礼为鹏.大连理工大学 2010
[4]连铸板坯高温力学性能研究及二冷工艺制度分析[D]. 高兴健.重庆大学 2009
本文编号：3247803
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
典型圆坯连铸过程中铸坯表面温度Fig.1.3Surfacetemperatureofaroundbloomalong
BG 3 BGBGv 2332能计算过程中，论文首先计算了B ，c 和2.12 计算讨论了其他相关性能参数的演化规原理方法，在计算系列固定体积体系总能的程，并由状态方程求解体模 ，即 22VEVBV 的计算，可以在恒定体积下对惯用晶胞分过体系总能与变形量 的关系进行求解。图图，其中 oabc 表示 fcc 的晶体坐标系。正，变化 a、b 和 c 的长度；而单斜变形是在只b 和 c 的长度。此外，oabc 坐标系中的单斜变形实现。
42图 3.1 不同冷却速率下 L245MB 钢在典型温度下的应力-应变曲线：(a)，(b)和(c)对应的冷却速率分别为 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图 3.1 中的箭头示意了对应于―颈缩‖现象的峰值应力(或抗拉强度)，其对应的应变也是铸坯均匀塑性变形向非均匀塑性变形转变的临界点。随着温度的升高，峰值应力明显降低，对应的峰值应变也发生了明显的变化。700 °C 和 900 °C 下，铸坯试样在断裂发生前均经历了较大的非均匀塑性变形，断裂应变(对应于应力为0 的应变)分别在 0.6 和 0.8 左右，冷却速率对其影响较小。相较于 700 °C 下的 FM-铁素体而言，在奥氏体相区内的 900 °C 下，铸坯具有较高的均匀塑性能力，对应较大的峰值应变(如箭头所示)。在 Ar3附近的 800 °C，虽然铸坯具有较强的均匀
【参考文献】：
期刊论文
[1]多尺度材料计算方法[J]. 施思齐,徐积维,崔艳华,鲁晓刚,欧阳楚英,张艳姝,张文清. 科技导报. 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]含硼钢表面裂纹产生的内因及对策研究进展[J]. 谷金波,臧若愚,李晶,王中丙,余璐,刘伟建. 工业技术创新. 2014(01)
[4]合金元素对钢亚包晶转变与连铸纵裂倾向的影响[J]. 李阳,王京,兰鹏,孙海波,曾智,张家泉. 钢铁. 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]. 赵素,吴玉娟,何美凤,张立. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2012(06)
[7]冷却速率对耐候钢高温力学性能的影响[J]. 陈登福,宋立伟,董志华,高兴建,王水根. 重庆大学学报. 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]钢铸态热膨胀特性研究[J]. 钱宏智,张家泉,崔立新. 钢铁研究学报. 2011(03)
[10]微合金钢连铸坯角横裂的研究进展[J]. 赵素,张立,徐国栋,徐红伟,祝林,李金富. 世界钢铁. 2011(01)
博士论文
[1]微合金钢铸坯第二相析出行为及表层组织演变研究[D]. 马范军.重庆大学 2010
硕士论文
[1]连铸板坯的高温性能研究及二冷制度优化[D]. 宋立伟.重庆大学 2010
[2]攀钢板坯角部横裂纹控制的研究[D]. 李菊艳.重庆大学 2010
[3]连铸钢坯高温力学性能及其本构关系研究[D]. 礼为鹏.大连理工大学 2010
[4]连铸板坯高温力学性能研究及二冷工艺制度分析[D]. 高兴健.重庆大学 2009
本文编号：3247803
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