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。     

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%.     

焊接过程组织演变——模拟焊接热影响区晶粒长大

基于晶粒正常长大过程中的能量和曲率因素,建立了晶粒正常长大能量一曲率驱动元胞自动机二维模型.该模型能正确反映晶粒正常生长过程中平均晶粒尺寸大小与时间、晶粒生长速率与温度、晶粒生长速度与曲率等关系,以及晶粒尺寸分布时间不变性等重要规律.同时,通过建立元胞自动机时间(tCAS)与现实时间的转换关系,实现了能量一曲率驱动元胞自动机在现实时间尺度上对焊接热影响区晶粒长大过程的模拟.结果表明,模拟结果符合焊接热影响区理论晶粒分布规律.     

焊接热影响区晶粒长大过程的微观组织模拟

利用蒙特卡罗方法(MC)结合焊接工艺试验，模拟了单相合金焊接热影响区(HAZ)的晶粒长大过程。文中首先应用试验方法确定了材料的晶粒长大动力学方程，在不同峰值温度和冷却速度等热输入的情况下，模拟结果再现了晶粒长大的动态过程，并体现出热钉扎效应。得出了与焊接实际过程相一致的模拟结果。为以后进行三维焊接热影响区晶粒长大模拟奠定了可靠的基础。     

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.     

超级钢与低碳钢焊接热影响区晶粒尺寸对比

利用数值模拟方法对超级钢和低碳钢的焊接温度场进行了模拟，在此基础上，对其热影响区晶粒尺寸进行了预测，并将结果进行了对比分析。结果定量地表明，超级钢热影响区的晶粒尺寸比低碳钢热影响区的晶粒尺寸小，超级钢焊缝比低碳钢焊缝性能优良。     

超级钢与低碳钢焊接热影响区晶粒尺寸对比

利用数值模拟方法对超级钢和低碳钢的焊接温度场进行了模拟,在此基础上,对其热影响区晶粒尺寸进行了预测,并将结果进行了对比分析。结果定量地表明,超级钢热影响区的晶粒尺寸比低碳钢热影响区的晶粒尺寸小,超级钢焊缝比低碳钢焊缝性能优良。     

不同参数下超级钢焊接热影响区晶粒尺寸

采用数值模拟方法得到超级钢焊接温度场，在热影响区温度场基础上，结合晶粒长大动力学原理计算热影响区晶粒尺寸，并实验加以验证，绘制不同参数下超级钢热影响区晶粒尺寸图．以作为优化其焊接工艺的依据。     

不同焊接电流电压下超级钢热影响区晶粒尺寸的数值模拟

.利用工程模拟软件模拟超级钢焊接温度场,在温度场模拟过程中对工件进行三维有限元网格划分,焊缝及热影响区等重要部位网格划分细密,离焊缝较远位置网格可适当稀疏.热源模型采用双椭球分布模式,利用计算机语言编制热源程序.从模拟温度场中提取热熔合线和焊接热循环曲线等信息,并实验加以验证,实验结果与模拟结果基本吻合.在热影响区温度场基础上,结合晶粒长大动力学原理计算热影响区晶粒尺寸,并实验加以验证,实验结果与计算结果基本吻合.利用此方法计算不同焊接电流、电压下热影响区晶粒尺寸,绘制晶粒尺寸图,定量预测了晶粒尺寸随电流、电压增加而增大的趋势.     

微量Ti对焊接热影响区奥氏体晶粒长大倾向的影响

对添加不同Ti量的一组低碳焊接用钢进行了焊接热模拟试验,研究了第二相粒子（TiN）对高温奥氏体晶粒度的影响,提出了相对最佳的Ti、N含量和Ti／N值,并探讨了细小TiN颗粒抑制高温奥氏体晶粒长大的作用规律和机理。     

钻杆焊缝及热影响区裂纹容限的确定

分析了钻杆受力情况,利用断裂力学理论,推导出焊缝及热影响区裂纹容限－／ａｍ的求算式,同时将各种缺陷换算为当量裂纹－／ａ,提出安全判据。     

Formulation of grain growth diagram in simulated weld HAZ of Ti-microalloyed steel

In this paper,the response of TiN particles to welding thermal cycle and the kinetic behavior of the grain growth in weld heat-affected zone of the Ti-microalloyed steel have been studied by using the simulation technology.Based on the theory of the TiN particle dissolution and coarsening kinetic models in weld thermal cycle and some metallographic data from thermal simulated samples,the grain growth diagram of Ti-microalloyed steel is presented.The experimental data from thermal simulated weld samples agre...     

Grain refinement of HAZ in multi-pass welding

A technique named Impacting Trailed Welding (ITW) was proposed, aimed at refining the grain size of the HAZ in multi-pass welding. The key idea of ITW is to obtain a large deformation in the HAZ during one weld pass, and get it recrystallized during the next weld pass. Theoretical analysis suggests that the deformed HAZ can get completely recrystallized and the degree of the successive grain growth is lower than the normal grain growth, so that the grains can be dramatically refined. The average grain size was reduced by a factor 2 through the application of the ITW technique, and remained close to the grain size of the base material. The results are consistent with the theoretical analysis.     

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.     

A POTENTIAL METHOD FOR DETERMINING THE HAZ PROPERTIES IN WELDS USING TWO-MATERIAL IMPRESSION CREEP TEST

The results of a theoretical and finite element (FE) investigation of a two-material impression creep test method, using a rectangular indenter, are presented. The method uses a general formulation for steady-state creep deformation for multi-material components in conjunction with the results of FE analyses. The practical application of the proposed technique, in determining the secondary creep properties of heat-affected zone (HAZ) materials in welds, for which conventional creep testing methods cannot be used, is considered. A number of numerical examples are used to describe solution procedures and to verify the method.     

夹杂物对模拟焊接粗晶区铁素体形核作用研究

利用粘结(Bonding)试验方法,在Gleeble-3800热模拟试验机上进行加热加压试验,研究了不同夹杂物(Ti2O3、TiO2、TiN)在钢-夹杂物界面处的作用效应,同时探讨了铁素体的形核机理.结果表明,在Fe-1.50％ Mn-0.20％ Si合金体系下,C、Si、Mn元素均对A3温度和铁素体相变驱动力存在显著影响.在焊接热循环作用下,不同夹杂物在钢-夹杂物界面处的作用效应不同,其诱导铁素体形核的机理也存在差异.其中Ti2O3粉末在界面上不发生反应,但通过吸收粉末与基体界面附近区域的Mn形成贫Mn区,促进了铁素体相变;TiO2粉末在界面上与钢发生化学反应,造成界面附近形成贫Mn区、贫Si区,并且贫Mn对A3温度提高的影响远大于贫Si对A3温度降低的影响,所以促进了铁素体相变;TiN粉末在界面上和钢不发生反应,也不能促进铁素体相变.