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。     

微量Nb对微Ti钢焊接HAZ奥氏体晶粒长大的影响

研究０．０２％Ｎｂ对低碳Ｔｉ－Ｎ钢高温奥氏体晶粒长大的影响。对含Ｎｂ量相同、含Ｔｉ量不同的一组试样进行了焊接热模拟试验及高温奥氏体晶粒度测试;用透射电镜分析了钢中第二相颗粒的形貌和尺寸分布特点;研究了奥氏体晶粒度随试样成分、峰值温度、保温时间以及第二相粒子的尺寸分布而变化的规律;探讨了添加的Ｎｂ在焊接过程中的作用机理。     

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。     

低碳微合金Ti-Nb可焊钢中的N及其第二相粒子

研究了系列低碳微合金Ti-Nb可焊钢中的N含量对模拟焊接热影响区(HAZ)高温奥氏体晶粒尺寸和冲击韧度的影响及其第二相粒子的作用.对试样进行了大热输入焊接热模拟,测定了高温奥氏体晶粒尺寸和焊后试样中的冲击韧度值,并用透射电子显微镜萃取复型法观察了典型试样中第二相粒子(Ti,Nb)N的形态及分布特征.结果表明,钢中Ti、N含量及第二相粒子的尺寸和数目与高温奥氏体晶粒尺寸及冲击韧度值具有很好的对应关系;钢中的N由于生成了细小弥散分布的第二相粒子(Ti,Nb)N而细化了高温奥氏体晶粒,改善了焊后韧性.低碳微合金Ti-Nb钢中适宜的含氮量有一个范围.     

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。     

超精细粒钢中焊接HAZ晶粒长大规律

根据传统金属学和焊接冶金学理论,对800 MPa和400 MPa两个强度级别的新一代钢铁材料进行了焊接热模拟试验,分析了焊接热影响区HAZ晶粒长大规律.结果表明,随着Tp和t8/5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400 MPa级较800 MPa级的HAZ奥氏体晶粒长大更为严重.     

含Al超细晶粒钢焊接热影响区组织转变的热模拟

为改善超细晶粒钢焊缝热影响区(HAZ)组织软化问题,对不同Al含量的Fe-Mn-Si超细晶粒钢进行了热模拟研究.结果表明,在一定冷速条件下,此类钢随Al元素添加量的变化,组织从上贝氏体转变为无碳化物贝氏体,且随Al含量的不同,无碳化物贝氏体中残留奥氏体含量及其形态存在明显变化.另一方面,适当Al含量可增加此类钢种焊接条件下贝氏铁素体的形核数量,造成晶粒细化.残留奥氏体相数量与形态变化及晶粒细化是含Al超细晶粒钢HAZ区韧性提高的根本原因.     

Ti、N含量对焊接粗晶区晶粒尺寸及韧性的影响

利用焊接热模拟方法及析出相形貌观察,研究了不同Ti、N含量的高Nb管线钢焊接粗晶区的奥氏体晶粒尺寸及其分布规律、析出相对奥氏体晶粒尺寸及冲击韧性的影响.结果表明:焊接热影响区(HAZ)析出相粒子为富Ti的TixNb1-x(CyN1-y)复合粒子,其尺寸大多数在100 nm以下.分析认为高铌钢中Ti含量应控制在0.010%～0.015%间(Ti/N值在2～3间),该范围内奥氏体晶粒尺寸能被有效钉扎,冲击韧性值显著提高.     

400MPa级新一代钢铁材料焊接热影响区晶粒长大图

新一代钢铁材料将是21世纪的主要结构材料，脉冲MAG焊是适合它的一种传统熔焊方法，为了促进400MPa新一代钢铁材料的焊接性研究及其工程应用，首先根据实测脉冲MAG焊的热循环曲线，确定了400MPa级新一代钢铁材料脉冲MAG焊的焊接热循环方程，并以此为基础建立了焊接HAZ的奥氏体晶粒长大方程和晶粒长大图，通过晶粒篚图，可以预测焊接HAZ各个部位的奥氏体晶粒篚的情况，研究结果表明，400MPa级新一代钢铁材料焊接热影响区的晶粒长大图的预测结果与其热模拟的实测数据吻合很好。     

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.     

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。     

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。     

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.     

超细晶粒钢HAZ晶粒长大的规律

研究了低碳钢、普通市售Ｘ６５钢和高洁净度Ｘ６５钢三种超细晶粒钢焊接ＨＡＺ的晶粒长大倾向。试验结果表明,这些超细晶粒钢都具有严重的晶粒长大倾向;低碳超细晶粒钢比Ｘ６５超细晶粒钢有更为严重的晶粒长大,这是因为前者不含有能阻碍晶粒长大的稳定碳、氮化物形成元素Ｎｂ和Ｔｉ,而后者中含有这些元素;高洁净度Ｘ６５超细晶粒钢的ＨＡＺ晶粒长大倾向小于普通市售Ｘ６５超细晶粒钢。这是因为钢中杂质元素含量越多,α→γ转变温度越低,即Ａｃ３点越低,在同样的焊接热循环条件下,普通市售Ｘ６５超细晶粒钢中的γ晶粒在高温停留时间就越长,晶粒长大的程度也就越大。     

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.     

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.     

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。