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。     

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.     

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。     

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。     

蒙特卡罗方法及其在晶粒生长模拟中的研究进展

概述了蒙特卡罗（MC）模拟方法的基本原理及思想，介绍了当前蒙特卡罗模拟晶粒长大的主要方法和模型，综述了20年来国内外利用蒙特卡罗方法模拟晶粒长大过程，特别是焊接热影响区（HAZ）晶粒长大过程的研究进展，提出了目前研究中存在的问题及其今后发展的主要方向。     

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.     

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.     

焊接热影响区晶粒生长动力学及其晶粒生长图的建立

本文提出了一种焊接热影响区(HAZ)晶粒生长动力学模型。基于这种模型和部分焊接热模拟试样的奥氏体晶粒尺寸数据,建立了含Mo 及含Mo、V两种微合金化钢的模拟HAZ 晶粒生长图。该图的预测值与其他焊接热模拟试样的奥氏体晶粒尺寸实测值较好地吻合。并对这两种钢的晶粒生长动力学特性进行了讨论。     

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。     

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.     

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。     

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     

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.     

船板生产工艺对高热输入焊接性能影响的对比与分析

利用热模拟技术研究了两种成分船板分别通过传统热轧和热机械轧制生产,经高热输入焊接后热影响区各区域的性能,观察了组织形态和晶粒尺寸的变化.结果表明,完全重结晶区性能与母材无关,部分重结晶区和粗晶区性能与母材性能有直接关系.粗晶区是热影响区中性能最薄弱的部位.碳当量是决定组织形式和韧性的主要因素,采用TMCP工艺有利于提高高热输入焊接性能.低碳当量设计和TMCP工艺相结合是生产具有良好高热输入焊接适应性船板的合理方法.     

热循环对高铌管线钢焊接热影响区冲击韧性的影响

采用Gleeble-3500型热模拟试验机,研究了焊接热循环对Mn-Mo-Nb和高铌 HTP X80管线钢焊接热影响区(HAZ)冲击韧性的影响.结果表明,随焊接热输入量的增加,两种X80管线钢粗晶HAZ的冲击韧性均降低,但在相同的焊接热输入条件下,高Nb钢粗晶HAZ的冲击韧性均高于Mn-Mo-Nb管线钢.其原因是高Nb钢中由于未溶Nb(CN)状的存在,抑制奥氏体晶粒长大,在高的线能量条件下,能够保证奥氏体晶粒的细小均匀.     

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。     

焊接热循环对Ni-Fe基合金高温力学性能的影响

采用焊接热模拟试验,分析了焊接热循环对一种700℃超超临界火电机组高温部件候选材料——Ni-Fe基高温合金组织和高温性能的影响.结果表明,焊接热循环过程使合金中γ'相以及MC碳化物大量固溶.700℃持久试验中HAZ试样在400 MPa的持久断裂时间低于母材,300和350 MPa的持久断裂时间与母材相当.随着持久试验进行,HAZ组织中的晶界逐渐析出M₂₃C₆,晶内重新析出大量γ'相,使HAZ的持久性能逐渐恢复.高温焊接热循环使MC发生部分溶解,为M₂₃C₆在后续持久试验时效中的析出提供了C元素.