中厚板生产过程中组织性能的预报

本文建立了C-Mn钢在控制轧制和控制冷却生产中微观组织演变和力学性能预测的物理冶金模型。模型包括加热、再结晶、相变和力学性能四部分，分别描述了中厚板热轧度冷却过程中的物理冶金现象。根据现场数据，计算了轧制过程奥氏体晶粒尺寸和再结晶分数的演变，预测了在不同工艺条件下连续冷却转变各相的体积分数和铁素体的晶粒尺寸等显微组织参数和相关的力学性能，预测结果和实测值吻合较好。     

400 MPa级C-Mn钢控轧控冷生产过程组织-性能的预测

建立了C－Mn钢在控制轧制和控制冷却生产中微观组织演变和力学性能预测的物理冶金模型，模型包括加热、再结晶、相变和力学性能四部分，分别描述了带热轧及冷却过程中的物理冶金现象，根据现场数据，计算了轧制过程奥氏体晶粒尺寸和再结晶分数的演变，预测了在不同工艺条件下连续冷却转变各相的体积分数和铁素体的晶粒尺寸等显微组织参数和相关的力学性能，预测结果和实测值吻合较好。     

控轧控冷生产中高碳钢高速线材组织和性能的预测模型

建立了高碳钢高速线材在控制轧制和控制冷却生产中组织转变和力学性能的预测模型。该模型分为再结晶、相变、组织和力学性能四部分,分别考虑了在控轧控冷过程中的各种冶金现象。该模型的预测结果与现场实际测量结果比较一致,证明运用此模型进行组织和性能预测是可行的。     

C-Mn钢热轧带奥氏体再结晶晶粒尺寸的预测

在研究板带控轧控冷过程中钢中显微组织演变过程奥氏体再结晶、碳氮化合物析出、奥氏体相变和组织性能对应关系的物理冶金模型的基础上，通过Gleeble-1500热模拟机和计算机模拟计算得出成分(％)0．16C，0．06Si，1．30Mn钢在1173～1081K经7道次热变形后奥氏体晶粒尺寸为43μm，同时实测7道次变形后轧钢组织中奥氏体尺寸为38μm，相对误差13％。计算机模拟计算的奥氏体再结晶晶粒尺寸与实测结果吻合较好。     

HSLA钢板控轧控冷生产中组织性能的预测模型

建立了ＨＳＬＡ钢板在控制轧制和控制冷却生产中,组织演变和力学性能的预测模型。模型包括再结晶,析出,相变和力学性能四个子模型,分别考虑了发生在控轧控冷过程中的各种冶金学现象。模型的计算结果与两种Ｎｂ－Ｔｉ－Ｖ钢的控轧控冷实验所测得的结果比较一致。     

高速线材生产过程组织性能预测模型仿真

 采用计算机对高速线材生产过程进行模拟,开发出具有较高准确度同时具有对不同轧制工艺有较好通用性的高线生产仿真系统。利用有限元方法计算了线材在待轧、轧制、水冷及风冷过程的温度场;通过对再结晶动力学模型的解析,得到了静态再结晶、动态再结晶的分数以及奥氏体晶粒在轧制过程中的变化情况;通过组织演变模型和温度模型的耦合计算,模拟出斯太尔摩风冷线上线材的组织变化过程;建立了利用初始化学成分和组织组成预测高线产品力学性能的BP神经网络模型,通过生产过程数据的训练,实现了对线材力学性能的预测。仿真计算的结果对线材控轧、控冷工艺的改进有一定的指导意义。     

高碳钢线材轧制工艺参数对晶粒尺寸的影响

结合高碳钢线材的生产实际，利用物理冶金理论和实验模型，对奥氏体的变形-再结晶过程进行模拟计算，计算出各道次的奥氏体晶粒尺寸并分析变化规律。模拟计算结果表明，亚动态再结晶在粗轧和中轧阶段起主要作用，在轧制后半程，静态再结晶起主要作用。分析改变生产工艺参数对晶粒尺寸的影响以及晶粒细化的途径。为进一步的相变、性能预测提供指导依据。     

Nb对Q345系列钢板强韧性的影响

通过加入微合金元素Nb，发挥其在高温变形时推迟奥氏体的再结晶时间，提高奥氏体再结晶温度的作用，轧制工艺上采用控制轧制和控制冷却能有效提高Q345系列钢板的强韧性。采用再结晶控制轧制及非再结晶控制轧制等方法来控制钢板晶粒尺寸，细化晶粒，发挥细晶强化以及析出强化的作用，可以降低钢板的韧脆转变温度。试验结果显示，在钢中加入微合金元素Nb后，通过控制轧制控冷工艺，提高了Q345系列中厚钢板的强度，特别是50％FTT达到-73℃，与Q345B钢板相比降低了48℃。     

低碳钢热轧钢筋再结晶控制轧制与控制冷却实现晶粒细化

低碳钢低的再结晶温度使得其在钢筋的连续轧制过程中可以通过再结晶控制轧制及控制冷却工艺来实现晶粒细化。试验结果表明，成分为0．18C-0．22Si-0．60Mn的低碳碳素钢在850℃或更低温度以较大的变形量变形时，可以获得10～20μm的奥氏体晶粒尺寸；当加以20℃／s或更高的冷却速度冷却时，可以得到4～6μm或更细小的铁素体晶粒尺寸。晶粒细化使得钢筋的力学性能明显提高。     

热轧带钢组织性能预报模型及应用

 基于物理冶金理论,研究了热轧带钢过程中的奥氏体晶粒长大模型、奥氏体再结晶模型、奥氏体相变模型以及力学性能模型。奥氏体再结晶模型中,通过研究位错密度的变化来描述由于再结晶不完全造成的变形抗力的变化。奥氏体相变模型中,通过碳扩散理论描述了奥氏体-铁素体相界面随冷却过程的变化规律。基于热轧带钢过程中的冶金物理模型,开发热轧带钢组织性能预报系统。系统包括4个模块,分别用于计算板坯在加热炉、粗轧精轧、层流冷却和卷取完成各阶段的组织和力学性能参数,生产工艺是该系统的重要输入参数。利用该系统对某钢厂实际生产过程的组织性能进行预报,预报的力学性能和现场实测值有较好的一致性。     

38MnSiVS非调质钢奥氏体晶粒长大模型

 细化奥氏体晶粒是控制钢的组织与力学性能的重要方法。为了控制38MnSiVS非调质钢在轧制待温时间内的晶粒尺寸,利用热变形与定量金相方法,研究了38MnSiVS非调质钢变形后在不同待温温度、不同待温时间的再结晶奥氏体晶粒长大规律。结果表明,38MnSiVS非调质钢再结晶奥氏体晶粒长大过程与时间满足幂指数关系。基于试验数据,通过数值解析和非线性回归分析求得Anelli、Sellars与Sellars修正模型3种晶粒长大模型,其中Sellars修正模型预测误差最小为0.73%,能够更加精确地预测38MnSiVS非调质钢晶粒长大规律。由于形变储能等因素的影响,变形后再结晶奥氏体晶粒长大激活能为161 737.65 J/mol,远小于再加热过程奥氏体晶粒长大激活能。     

高碳钢线材轧制组织和性能模型的应用

开发了用于模拟高碳钢高速线材生产过程中断面温度分布,奥氏体组织演变和产品性能的系统数学模型组。由实验确定的临界应变、奥氏体再结晶、斯太尔摩冷却线上奥氏体相变、组织和力学性能关系子模型耦合轧件温度场,构建了一个组织性能预报系统。该系统所计算出的轧制线上关键点钢材温度,奥氏体晶粒度和力学性能与实测值吻合较好。     

400 MPa超级钢热连轧过程中再结晶及流变应力的预测

开发了描述低碳钢软化行为的再结晶模型，并对奥氏体再结晶动力学和微观组织演变进行了模拟计算。在此基础上建立了计算机精轧过程应力-应变模型，根据现场数据预测了400MPa级超级钢细晶化轧制的轧制力，预测结果与实验值吻合，这项研究可广泛用于钢种开发，轧制规程设定和优化以及轧制过程的在线控制。     

TSCR生产X65管线钢过程的再结晶研究和MFS预测

在有限元差分法模拟温度场基础上,预测了管线钢TSCR过程的组织演变及断面分布规律,建立了考虑晶粒尺寸和再结晶影响的平均流变应力模型,提出了细晶轧制的工艺窗口.随着温度降低,精轧后几道次几乎没有再结晶发生;加大精轧区前两个道次压下量或者降低精轧入口温度可实现奥氏体晶粒细化;模型预测值与工业实测数据吻合良好.     

X80管线钢和管线钢管的组织细化

为满足X80管线钢和管线钢管的高强韧性要求,采取的组织细化的方法包括:反复再结晶细化奥氏体晶粒;结合Nb微合金化技术的未再结晶区控制轧制;添加Mo推迟高温相变,采用加速冷却,获得针状铁素体组织;利用TiN等第二相粒子阻止奥氏体晶粒长大;控制钢中夹杂物的组成、尺寸和分布,诱导晶内针状铁素体形核,得到细小的HAZ组织.     

X70管线钢热连轧过程奥氏体再结晶、晶粒尺寸和平均流变应力的预测

在考虑动态、亚动态再结晶及静态再结晶的基础上,建立了X70管线钢的物理冶金模型,并应用于板带钢热连轧过程奥氏体再结晶、晶粒尺寸和流变应力的预测.结果表明,在合理的温度和压下条件下,应变累积可导致在精轧过程出现动态 亚动态再结晶行为,促进奥氏体晶粒的进一步细化.终轧温度的降低可引起奥氏体晶粒的粗化和残余应变的显著提高.建立了考虑晶粒尺寸和残余应变影响的平均流变应力(MFS)的人工神经网络预测模型,大大提高了热连轧过程MFS预测精度.     

热处理过程中FGH96合金的微观组织演变

通过热处理实验研究了热处理过程中FGH96合金的微观组织演化，量化了固溶温度和保温时间对晶粒尺寸、γ′相尺寸、面积分数及晶粒分布的影响，分析了γ′相和应变存储能对晶粒演变的影响。结果表明：在热处理过程中，含有大量应变存储能的变形晶粒发生静态再结晶，晶粒细化，而动态再结晶晶粒发生晶粒长大，当两者平衡时可获得均匀细小的晶粒组织。合金在1060℃保温120 min后，γ′相尺寸和晶粒尺寸分布较为均匀，平均晶粒尺寸为7.37μm。γ′相的面积分数随固溶温度和保温时间的增加而减小，一次γ′相在亚固溶保温过程中存在粗化和分裂现象，使得一次γ′相的面积分数和尺寸先增加后减小。γ′相的非均匀溶解会导致局部晶粒长大较快，形成混晶。     

H型钢变形量与奥氏体组织演变研究

借助有限元模拟方法,对H型钢生产过程中粗轧、精轧单道次和多道次变形压下量、轧制速率对奥氏体组织演变的影响进行研究,并表征了奥氏体再结晶和晶粒直径大小的关系。模拟结果表明:轧制前几个道次较大应变有利于奥氏体晶粒细化,高温段大变形量对细化奥氏体晶粒、均匀奥氏体组织有利。利用组合优化后的模拟结果,改进轧制工艺,现场应用结果表明,优化后奥氏体晶粒的最大值减小了近30%,奥氏体组织更加均匀,平均晶粒尺寸相应减小,奥氏体组织得到细化,有利于提高H型钢的力学性能。     

温度参数对铌微合金高强度结构钢组织性能的影响

通过控轧控冷试验,力学性能检验和组织的光学显微观察,研究了温度参数对铌微合金钢组织性能的影响。结果表明:两阶段控轧及控冷所获晶粒尺寸明显小于常规轧制+快速冷却的晶粒尺寸;随冷却速率的增大或终冷温度的降低或精轧开轧温度的降低,试验钢晶粒细化,混晶程度加重,强度增大,塑性降低;精轧低温开轧利于韧性提高;铁素体混晶可能源于因铸坯中Nb(C,N)的不均匀分布造成的原始奥氏体混晶,粗轧大压缩比轧制可以消除这种混晶现象。     

终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响

通过加压冶炼、控制轧制方式获得氮质量分数为0.59%的Mn18Cr18N钢板,研究了终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响。结果表明,在再结晶区轧制并且终轧温度为970 ℃的钢板,组织为奥氏体等轴晶和部分孪晶,强度较低,塑性、冲击韧性较好;终轧温度为910 ℃的钢板,大部分组织为变形奥氏体晶粒,有少量再结晶晶粒,随着终轧温度降低钢板强度升高,塑性和冲击韧性降低;在未再结晶区轧制并且终轧温度为780 ℃的钢板,组织为变形严重的奥氏体晶粒,强度最高,塑性、韧性最低。所有试验钢有晶界析出的Cr₂N相,降低终轧温度和减缓轧后冷却速度,会增加Cr₂N相的析出。