高強度大棒材低溫縱軋成形數(shù)值模擬研究.pdf

1、棒材是一種應(yīng)用十分廣泛的鋼材，在工程建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及汽車工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用，在國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會建設(shè)中扮演著不可替代的角色。然而在棒材高強度化推進的過程中，棒材自身的韌性以及延展性不足成為阻礙其高強度化發(fā)展的敏感性問題。
　　通過大應(yīng)變、高Z值加工條件下變形基體內(nèi)部發(fā)生的動態(tài)回復(fù)/再結(jié)晶轉(zhuǎn)化機制實現(xiàn)大棒材晶粒的超微細(xì)化可以在不添加合金元素的前提下使鋼鐵材料在強度加倍后仍然保持優(yōu)異的強韌性配合，是一種理想的晶粒細(xì)化

2、方式。本文通過實驗與數(shù)值仿真模擬相結(jié)合的方式，綜合考慮棒材產(chǎn)品尺寸與使用性能，對中碳鋼大棒材的微觀組織細(xì)化理論進行了深入研究，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出一套適用于具有超微細(xì)化晶粒組織的高強度大棒材生產(chǎn)的新型連軋孔型系統(tǒng)——扁凸橢圓/圓形孔型系統(tǒng)。
　　為獲得中碳鋼在低溫領(lǐng)域軋制制備超微細(xì)晶組織的工藝參數(shù)，借助Gleeble-3800熱模擬實驗機及SEM場發(fā)射掃描電鏡對中碳鋼在大應(yīng)變低溫領(lǐng)域的變形特性及組織演化過程進行了實驗研究，證實了高Z

3、值（低溫高應(yīng)變速率）加工條件下的大變形工藝可以滿足中碳鋼超微細(xì)晶粒組織產(chǎn)生的條件。
　　根據(jù)實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，通過對應(yīng)力—應(yīng)變曲線中峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變與Z之間的相互關(guān)系的研究，推導(dǎo)計算出中碳鋼塑性變形的本構(gòu)方程；利用有限元的二次開發(fā)，模擬并獲得了各變形條件下得到的最終鐵素體晶粒平均尺寸，并利用其計算獲得鐵素體晶粒平均尺寸的計算公式。借助計算機輔助設(shè)計與有限元仿真模擬技術(shù)，開發(fā)扁凸橢圓/圓形孔型系統(tǒng)，并對中碳鋼連軋過程進行了應(yīng)變、變形溫