9Ni钢焊接HAZ晶粒长大数值模拟

用Monte Carlo模拟方法研究了超低温用9Ni钢焊接热影响区(HAZ)的晶粒长大。结合焊接试验,建立了9Ni钢焊接HAZ晶粒长大模型,模拟了晶粒生长过程。模拟结果表明,HAZ奥氏体晶粒尺寸平均为70~85μm,与实际对应焊接工艺参数条件下的晶粒尺寸测量结果相吻合。并给出了HAZ存在很陡的温度梯度对晶粒长大起阻碍作用的"热钉扎"效应。研究了焊接工艺参数(焊接热输入和预热温度)对HAZ晶粒尺寸的影响,得出热输入是影响HAZ晶粒尺寸的主要因素。为获得优良的HAZ韧性,在焊接实际生产中需采用较小的热输入。     

工业纯铝焊接热影响区微观组织模拟

将蒙特卡罗(MC)技术引入到晶粒生长模拟中，结合焊接工艺和热模拟试验，模拟了单相合金焊接热影响区(HAZ)晶粒生长过程。首先应用实验和统计学的方法确定了材料晶粒生长的动力学模型，然后计算了焊接热循环，同时基于蒙特卡罗技术编制了模拟程序。最后在不同焊接热输入情况下，模拟了晶粒生长过程。模拟结果动态演示了晶粒生长过程，并且体现了焊接热钉扎效应。模拟得出数据与试验结果非常接近，为评定焊接工艺和材料可焊性提供了依据。     

计算机模拟在焊接微观组织中的应用

介绍了计算机模拟在焊接热影响区（HAZ）微观组织模拟过程中应用的重要性，利用物理模拟方法建立了HAZ晶粒长大的模型，研究了铁素体不锈钢EB26-1（单相合金）焊接热影响区的晶粒长大过程，预测了HAZ中晶粒的分布，以及不同的热输入对HAZ晶粒长大的影响和HAZ中晶粒长大的热钉扎效应，指出了目前研究中存在的不足和今后的发展方向。     

镍基合金TIG焊接熔池及热影响区组织模拟

基于枝晶生长动力学和晶粒长大理论，采用元胞自动机法(CA)建立了焊接熔池及热影响区的微观组织演变模型. 通过有限元模型计算了TIG焊接过程的温度场分布，并利用插值算法将热循环曲线应用于CA模型，计算了镍基合金TIG焊接熔池凝固过程枝晶生长及热影响区的晶粒长大. 结果表明，焊缝边缘的晶核主要以柱状晶的形式向焊缝中心生长，其最终形貌取决于半熔化母材晶粒上的联生结晶及不同取向枝晶间的竞争生长，焊缝中心为等轴晶组织. 焊接热影响区的晶粒长大使得熔池凝固形成的柱状晶组织粗大. 模拟结果与试验结果吻合较好.     

45钢交流闪光对焊焊接热影响区晶粒长大的遗传算法

引入遗传算法模拟了基于45钢交流闪光对焊焊接的实测温度场的焊接热影响区的奥氏体晶粒长大演化过程.应用遗传算法模拟晶粒长大时,同时考虑了系统能量最低和晶界向曲率半径方向迁移两大要素.该焊接热影响区的粗晶区和细晶区实测平均晶粒半径r分别为54.30,13.58μm,与遗传算法模拟所得的平均晶粒半径51.50μm和16.29μm结果相近.遗传算法模拟结果表明了焊接热循环过程中存在的温度梯度,使得焊接热影响区中的晶粒长大平均半径r仅为整体加热时晶粒平均半径r的66.8%.     

EB26-1不锈钢焊接热影响区晶粒生长模拟

结合焊接工艺试验和热模拟试验,运用蒙特卡罗(MC)技术模拟了超纯铁素体不锈钢EB26-1焊接热影响区(HAZ)的晶粒生长过程.模拟结果与试验结果非常接近,能够动态演示晶粒生长过程,并且体现了焊接热钉扎效应,为评定焊接工艺和材料焊接性提供了依据.     

Ti-V-Nb微合金钢中的第二相粒子及其对焊接热影响区奥氏体晶粒长大的影响

利用萃取复型技术及焊接热模拟技术研究了Ti—V—Nb微合金钢及热影响区中的第二相粒子及其对HAZ区奥氏体晶粒长大的影响。研究表明，微合金钢中存在大量弥散分布的细小粒子．这些粒子是Ti、Nb、V等元素的碳氮化合物．具有很高的稳定性。在焊接热循环过程中．这些粒子能够显著地阻止奥氏体晶粒长大。焊接热循环峰值温度在1200C以下时，热影响区中的第二相粒子在热循环过程中仅发生轻微的溶解及长大，奥氏体晶粒长大程度很小，且奥氏体晶粒尺寸基本不随焊接热输入(t815)及热循环峰值温度(Tm)的变化而变化。Tm在1250C以上时，热影响区中的第二相粒子显著减少而尺寸显著增大，奥氏体晶粒尺寸随t815及Tm的增大而显著增大。     

焊接热影响区微观结构演化的蒙特卡罗计算机模拟方法

焊接热影响区是影响焊接性能的主要区域。焊接热影响区的晶粒长大常常导致焊接热影响区成为性能薄弱的环节，对焊接热影响区晶粒长大的研究一直是焊接接头的重要研究课题。焊接热影响区微观结构演化与诸多因素密切相关，是一个复杂的过程。运用适当的计算机方法进行模拟，完成对晶粒生长的完全预测，具有重要的意义，可以为优化焊接工艺参数，提高焊接质量提供依据。在此对在模拟焊接热影响区微观结构的演化时采用的基本方法进行综述。     

工业纯铝焊接热影响区晶粒生长的模拟

结合焊接工艺试验和热模拟试验,运用蒙特卡罗(MC)技术模拟了工业纯铝L1060焊接热影响区(HAZ)晶粒生长过程。首先应用试验和统计学的方法确定了工业纯铝L1060晶粒生长的动力学模型,然后计算了焊接热循环,同时基于蒙特卡罗技术编制了模拟程序,最后在不同焊接热输入情况下,模拟了晶粒生长过程。模拟结果与试验结果非常接近,为评定焊接工艺和材料焊接性提供了依据。     

焊接热过程和冶金过程

20092041GMAW三维瞬态焊接热过程的数值模拟/赵明…//焊接.-2008(10):28~31采用双椭球体热源分布模式,把过热熔滴带入熔池的热焓量处理为特定区域的均匀热源,建立了运动电弧下GMAW焊接热过程的数值分析模型。利用Visual Fortran编写数值计算程序,预测了从电弧引燃到准稳态过程中焊接温度场和熔池形状的动态演变,以及熔池自由表面的变形,并进行了试验验证。结果表明,达到宏观准稳态时,计算所得熔池宽度和深度与试验结果基本吻合。图3参720092042细晶粒钛合金热影响区晶粒长大规律/吴巍…//焊接学报.-2008,29(10):57~60,64细晶粒钛合金经历焊接热循环后,热影响区粗晶区晶粒具有严重的长大倾向。针对TIG焊接过程,研究了显微组织为等轴状结构的细晶粒Ti-6Al-4V合金粗晶区晶粒长大规律,分析了晶粒粗化对粗晶区组织转变和接头硬度的影响。结果表明,母材晶粒细化引起的冷却过程中β相变点变化,导致细晶粒Ti-6Al-4V合金粗晶区晶粒与普通Ti-6Al-4V合金相比具有更小的长大倾向;马氏体形核率的降低导致细晶粒Ti-6Al-4V合金粗晶区α′马氏体束在生长过程具有更强的位相性...     

铁素体不锈钢焊接热影响区晶粒长大过程模拟

提出一种用Monte Carlo模拟单相合金的热影响区（HAZ）晶粒长大方法,可以将焊接实际时间与模拟过程对应起来,应用有限元方法计算出焊接热循环,并结合晶粒长大的Arrhenius公式,模拟了铁素体不锈钢EB26-1在一定规范下HAZ晶粒的演变情况,模拟结果表明,此方法可以预测HAZ中晶粒的分布以及存在于HAZ中很陡的温度梯度对晶粒长大的阻碍作用。     

Three-dimensional Monte Carlo simulation of discontinuous grain growth in HAZ of stainless steel during GTAW process

The Monte Carlo (MC) simulations of grain growth in the heat affected zone (HAZ) of titanium alloys and ultra fine austenite steels are widely used. In single-phase alloys, the pinning effect of the grain boundary precipitates is one of the important factors to influence grain growth. However, it has not been considered in most of the simulations. In this study, both thermal pinning and precipitates pinning effects were taken into account to simulate grain growth in HAZ of austenite stainless steel SUS316 during gas tungsten arc welding (GTAW) process. By using heat transfer and fluid flow model, the thermal process of welding that influences grain structure evolution is obtained as well. The results of the simulation agree with the experiment and demonstrate that the grains in HAZ grow discontinuously when a large amount of carbides lie on the grain boundary.     

Numerical simulation of heat-affected zone microstructure in GMAW

The grain size in the heat-affected zone (HAZ) of workpieces is an important factor for evaluating the welding quality. The Monte Carlo technique of grain growth in the heat-affected zone of alloy is widely used. A finite element model (FEM) was employed to simulate the temperature field of gas metal arc welding (GMAW) ; the data of thermal cycles were used in the Monte Carlo model to calculate the grain sizes in different welding heat inputs. The equation for the relationship between Monte Carlo Step and real time has been estimated using regression analysis. Then mathematics model of the grain growth could be worked out by both the kinetic model and the Monte Carlo model. The dynamic process of grain growth was simulated by the result of the Monte Carlo model. The experimental result was used to prove the validity of this method in simulating of microstructure.     

Analysis of grain growth in hybrid weld HAZ based on the coupled thermo-fluid mode

Accurate calculation of thermal cycles is a prerequisite to model grain growth in the heat-affected zone (HAZ). T improve the computation precision of thermal field and HAZ geometry, a coupled model of heat transfer and fluid flow is developed for laser + GMAW-P hybrid welding of TCS stainless steel. Utilizing computed temperature fields from the coupled model, the evolution of grain structure in the HAZ of TCS stainless steel in hybrid welding is numerically simulated by using a three dimensional Monte Carlo model. Simulation results show that more accurate HAZ grain structure can be obtained based on the coupled model of fluid flow and heat transfer, and the computed grain size distribution agrees well with the corresponding experimental results.     

GMAW焊接传热及其对HAZ奥氏体晶粒长大过程的影响

精确分析熔化极气体保护电弧焊（ＧＭＡＷ）焊接传热过程的前提是对施加于工件表面上的焊接热输入分布模式有一个恰当的、合乎实际的描述。本文作者根据电弧物理的基本原理和熔滴与熔池的交互作用,建立了双峰分布的电弧热流密度分布模型,确定了熔滴热焓量在熔池内部的分布区域。以此为基础,建立了ＧＭＡＷ焊接传热的数学模型,给出了焊接热影响区奥氏体晶粒长大的动力学方程。采用数值模拟技术研究了低碳钢和ＨＱ１３０钢ＨＡＺ的     

超细晶粒钢焊接HAZ晶粒长大规律分析

根据传统金属学和焊接冶金学理论，对800MPa和400MPa两个强度级别新一代钢铁材料进行焊接热模拟试验，分析了焊接HAZ晶粒长大规律。结果表明，随着峰值温度和‰的逐渐增大，新一代钢铁材料焊接HAZ的奥氏体晶粒都存在严重的长大倾向，且400MPa级比800MPa级的HAZ奥氏体晶粒长大更为严重。     

TCS不锈钢复合热源焊接热影响区晶粒长大的预测

根据等温条件下的铁索体晶粒长大公式,推导出了焊接热影响区(HAZ)铁索体晶粒长大的动力学方程,并结合焊接热循环的数值分析结果对TCS不锈钢热影响区晶粒长大进行了预测.在此基础上,对复合焊新型焊接工艺条件下TCS不锈钢HAZ的晶粒长大情况进行了数值计算,得到了3种工艺参数下TCS不锈钢复合焊HAZ内的晶粒尺寸.基于TCS不锈钢复合焊接接头的金相图片,测量了HAZ内的平均晶粒尺寸,对数值模拟结果进行了验证.初步讨论了晶粒尺寸随热循环温度的长大情况和热循环温度差异对晶粒长大的影响规律.