AZ31镁合金差温热轧过程的晶粒细化

实验研究了经不同道次差温热轧AZ31镁合金的金相组织,结合对轧制过程,尤其是轧件温度场的数值模拟结果,分析了AZ31镁合金差温热轧过程晶粒细化机制与主要影响因素,获得了通过轧制过程动态再结晶,使轧材晶粒尺寸随轧制道次增加,而持续细化的工艺参数,并制备出平均晶粒尺寸为5μm左右的细晶AZ31镁合金板材。     

大棒材轧后控制冷却和组织预测的尺寸效应研究

针对大棒材轧后冷却工艺中的尺寸效应问题,建立了42CrMo不同直径(φ25~φ150 mm)棒材轧后冷却过程温度—组织耦合非线性有限元模型。通过数值模拟,对比分析了空冷、风冷、雾冷和水冷条件下,棒材直径对工件内部温度场、温降速率和组织分布均匀性的影响规律,研究了大棒材轧后控冷工艺的尺寸效应,并通过冷却实验验证了数值模型的正确性,这能为线棒材轧后控冷工艺制定与优化提供重要依据。     

液压支架用785高强度钢焊接温度场模拟与验证

为了优化785高强度钢焊接工艺参数,能够提供焊件上典型位置的准确热循环曲线,掌握和预测焊接过程中及焊后焊件组织、性能变化规律,采用ANSYS有限元软件对20 mm板材焊接温度场进行数值模拟,并将模拟结果与相同工艺条件下焊接试验数据进行比较.结果表明,焊接热循环曲线的模拟结果与试验数据高度吻合;模拟焊接热影响区的宽度与实际测量值基本一致;从母材到熔合区,板条贝氏体逐渐减少,粒状贝氏体逐渐增加,晶粒尺寸也逐渐变得粗大.     

工业纯铝管挤压成形过程的数值模拟

针对连续挤压法生产制冷铝管过程中经常出现的焊合不良、尺寸超差和壁厚不均匀以及力学性能不达标等问题,利用DEFORM-3D有限元软件对铝管的挤压过程进行数值模拟,分析挤压温度和速度对温度场、应力场和晶粒尺寸的影响,为挤压工艺参数优化提供指导。结果表明：挤压速度一定时,定径带出口温度随胚料预热温度的升高而增加,应力随着挤压温度升高逐渐降低,平均晶粒尺寸随着挤压温度的增加而变大。挤压温度一定时,出模孔温度随挤压速度升高而增加,应力峰值随着挤压速度的增加呈先增大后降低的趋势,平均晶粒尺寸随着挤压速度的增加呈逐渐降低的趋势,管材焊缝处的晶粒尺寸比基材小。在此模拟条件下最佳工艺参数为460℃、25 mm/s,铝管和焊缝的晶粒尺寸分别为24.7μm和24.3μm。     

38MnVS6非调质钢大尺寸棒材往复热轧过程微观组织演化数值模拟

以热压缩实验所得38MnVS6非调质钢微观组织演化数学模型为基础,利用非线性有限元软件MSC.Marc,建立了38MnVS6非调质钢Φ90mm棒材往复热轧过程三维热-力-组织多场耦合有限元模型。微观组织演化数学模型通过MSC.Marc子程序与轧制热-力耦合有限元模型相耦合。计算并分析了38MnVS6非调质钢棒材10道次往复热轧过程中轧件的温度、再结晶分数以及奥氏体晶粒尺寸的分布和演化。结果表明,由于截面尺寸较大,轧件的温度场具有不均匀性,进而导致微观组织场的不均匀性。轧制过程轧件表面温度及轧制后奥氏体晶粒尺寸的实验值和模拟值吻合较好,验证了模型的准确性。     

IN690高温合金管材挤压过程微观组织模拟

对IN690高温合金管材挤压过程进行了微观组织数值模拟,获得了不同挤压工艺条件下动态再结晶与平均晶粒尺寸的变化规律。研究表明,在挤压速度和挤压比一定的条件下,随着挤压温度升高,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸增大;在挤压速度和挤压温度一定的条件下,随着挤压比增大,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸减小;管材壁厚方向上由内壁向外平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的规律;平均晶粒尺寸的模拟值与试验值的相对误差小于12%。     

基于灰色系统理论的20CrMnTi晶粒扭压变形均匀化的研究

在温度、高径比、扭转角速度、挤压速度、摩擦因子为自变量的条件下,以正交实验为设计方案,模拟20CrMnTi扭压成形,获得成形工艺参数与等效应力、等效应变、等效应变速率等质量目标函数的数据。利用灰色系统理论,分别计算成形工艺参数对单目标的关联系数和多目标函数的关联度,将多目标转化为单目标优化问题。进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,用优化的工艺参数进行有限元模拟验证,并经过物理实验,结果表明优化后20CrMnTi晶粒变形均匀程度明显提高。     

超高强度钢电阻点焊数值模拟

通过sysweld有限元软件对等厚低碳高强度钢的点焊过程进行了电、热、机械的数值模拟分析。并根据电阻点焊实验提供的熔核尺寸和喷溅极限电流对模型进行了验证。结果表明:所有焊点尺寸的平均绝对误差为0.68 mm,所有焊点喷溅极限的平均绝对误差为1.10 k A,模拟结果与实验结果具有一致性。     

IN690高温合金管材挤压变形动态再结晶模拟

对IN690高温合金管材挤压变形过程中的动态再结晶进行了模拟研究,获得了不同挤压工艺条件下动态再结晶与平均晶粒尺寸的变化规律。研究表明:在挤压速度和挤压比一定的条件下,随着挤压温度的升高,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸增大;在挤压速度和挤压温度一定的条件下,随着挤压比的增大,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸减小;管材壁厚方向上由内壁向外平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的规律;平均晶粒尺寸的模拟值与实验值的相对误差小于12%。     

中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。     

GH4169异型材单轧槽轧制工艺

采用轧制工艺生产GH4169合金异型材,结合实验条件,基于有限元模拟软件建立了单轧槽少道次轧制过程的三维刚塑性有限元模型。采用异型坯作为坯料,分析了轧制过程中孔型充满度、变形温度、等效应变和等效应力的分布情况。模拟结果表明,采用Φ160 mm×200 mm轧机时,初轧温度为1070℃,断面收缩率为45%,单轧槽两道次轧制成形,孔型充满度良好,等效应变约为0.3~1.4。结合模拟结果,在轧机上进行了热轧实验,轧件厚度满足尺寸要求,宽度比成品小2 mm,没有发生晶粒细化。这主要是由于多火次、多次数轧制,使得加热引起的晶粒长大程度大于小变形量引起的晶粒细化程度,使得晶粒未细化,宽度不够。     

中厚板轧制多参量耦合的数值模拟(Ⅰ)

基于物理冶金组织演变经验模型,采用三维刚塑性有限元法建立中厚板轧制过程多参量耦合数值仿真模型.运用该模型对16Mn钢典型工艺下中厚板轧制过程进行模拟计算,分析了变形场、温度场、组织等场变量的演变规律以及冷却过程铁素体晶粒转变.实测得到的铁素体晶粒尺寸,与计算结果基本吻合.     

三辊楔横轧空心件热变形时微观组织的研究

利用非线性有限元建立了金属成形过程中热、力、组织相互耦合的刚塑性有限元模型,采用该模型对三辊楔横轧空心件成形工艺进行仿真计算,得出不同阶段轧件的晶粒尺寸变化规律.在此基础上,应用正交实验法探讨了空心坯料轧制时壁厚、断面收缩率、轧制温度对晶粒尺寸的影响.结果表明:轧制温度对晶粒尺寸影响显著,其次依次为肇厚、断面收缩率.     

基于Deform的热成形冷却系统优化

以22Mn B5高强度钢U形件为例,建立B柱热冲压有限元模型,并通过Deform-3D软件对热冲压过程进行数值模拟。设定保压结束后U形件的最大减薄率以及最大温差作为评价指标,基于数值模拟和3因素5水平正交实验方法,分析了在多指标因素不同水平下冷却系统参数对保压结束后U形件的最大减薄率以及最大温差大小和分布规律的影响,获得参数的优化组合:冷却管道直径为Φ8.5 mm,两管道孔中心间距为30 mm,管道孔中心与模具型面距离为13 mm。通过热冲压实验,得到保压结束后U形件的最大温差为124.5℃,最大减薄率为4.73%,验证了优化参数组合的有效性,为热冲压模具冷却系统设计优化提供了理论参考。     

中厚板轧制多参量耦合的数值模拟(Ⅱ)

在采用三维刚塑性有限元法和金属热变形组织演变规律,建立中厚板轧制过程多参量耦合数值仿真模型。在数值模拟(Ⅰ)分析典型工艺下16Mn中厚板显微组织演变规律之后[10],运用该模型对16Mn钢中厚板轧制过程进行了各种工况的有限元模拟,分析了压下量、变形温度及轧制速度对轧件热机械性、组织变化的影响规律。     

工艺参数对H型钢热轧过程奥氏体演化的影响

利用Gleeble-1500热模拟实验系统得到了Q235钢的高温流变应力数据,观测了完成变形瞬时原始奥氏体晶界,建立了流变应力及奥氏体再结晶数学模型。采用基于稳态判断的数值分析流程,对典型规格中翼缘E型钢多道次热轧成形过程进行了计算。分析了加热炉出炉温度、高压水除鳞强度、轧制变形速度、道次间隙时间等工艺参数对轧件内奥氏体晶粒演化的影响,并建立了估H 型钢腹板处奥氏体晶粒大小的数学模型。     

楔横轧轴类件热变形时奥氏体微观组织演变的预测

运用Gleeble-3500热模拟实验机对轴类件用钢40Cr高温热变形的组织形态进行研究,并由金相分析数据回归得出高温奥氏体组织演变数学模型．然后利用非线性有限元法建立了金属成形过程中热、应力、组织相互耦合的刚塑性有限元模型．采用该模型对二辊楔横轧成形工艺进行仿真计算,得出了轧后工件的温度场、变形场、高温奥氏体晶粒尺寸分布等．对比轧后工件奥氏体组织分布的计算结果与实测值可知,两者吻合良好．     

Finite Element Analysis for Microstructure Evolution in Hot Finishing Rolling of Steel Strips

A computer model that describes the evolution of microstructures during the hot finishing rolling of SS400 steel has been proposed. It has been found that the microstructure strongly depends on processing of materials and on their parameters,which affected the history of the thermomechanical variables,such as temperature,strain,and strain rate. To investigate the microstructural evolutions during the hot finishing rolling process,the rigid-thermoviscoplastic finite element method(FEM) has been combined with dynamic recrystallization,static recrystallization,and grain growth models. The simulation results show a good agreement with those from the prediction software online.     

工艺参数对20MnSi热轧棒材力学性能的影响

通过研究规格为φ14mm的20MnSi热轧棒材工艺参数,指出在终轧温度为850℃左右时,以0．5～2．0℃／s的速度冷却至650℃,得到的20MnSi热轧成品棒材组织晶粒更细小,力学性能更高。与常规轧制相比,对20MnSi热轧棒材参数进行控制,抗拉强度提高60MPa,晶粒直径平均缩小2．2μm。     

一种800 MPa级高强建筑用钢的试验研究

针对当前我国高强建筑用钢的开发,采用Ti-Nb微合金化技术设计试验钢化学成分,通过热膨胀试验确定了试验钢的动态CCT曲线,基于此设计了实验室热轧试验方案,研究了工艺参数对试验钢组织、性能的影响。结果表明:当水冷终冷温度大于610 ℃时,试验钢的显微组织为铁素体+珠光体;当水冷终冷温度小于390 ℃时,试验钢显微组织为少量铁素体+贝氏体;当终轧温度为810 ℃、水冷终冷温度为350 ℃时,试验钢显微组织为少量铁素体+贝氏体,屈服强度为837 MPa,这是细晶强化、相变强化、析出强化共同作用的结果,为800 MPa高强钢筋的研究开发提供了数据支撑和理论指导。