X80鋼焊接HAZ晶粒長(zhǎng)大規(guī)律研究及計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)高強(qiáng)度管線鋼的需求不斷提高。X80管線鋼作為新一代的高強(qiáng)度管線鋼，其開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)日益受到各界的關(guān)注。根據(jù)傳統(tǒng)的金屬學(xué)和焊接冶金學(xué)理論，焊接HAZ粗晶區(qū)是焊接接頭的最薄弱環(huán)節(jié)，HAZ粗晶區(qū)的晶粒長(zhǎng)大將對(duì)性能產(chǎn)生重要影響。本文從模擬微觀組織演變的角度研究了材料在一定的工藝條件下微觀組織的變化。 首先，考慮線能量、板厚和預(yù)熱溫度三因素的影響，采用一次正交回歸試驗(yàn)方法，制定了試驗(yàn)方案，并測(cè)量了不同工藝參數(shù)的X80管線

2、鋼焊接熱循環(huán)曲線。然后，利用焊接熱模擬技術(shù)模擬X80管線鋼焊接粗晶區(qū)，研究了焊接工藝參數(shù)和焊接熱作用對(duì)粗晶區(qū)組織轉(zhuǎn)變、晶粒長(zhǎng)大、第二相粒子的溶解與析出的影響，以及組織變化和晶粒長(zhǎng)大對(duì)性能的影響。 研究結(jié)果表明，X80管線鋼粗晶區(qū)組織主要為貝氏體，其形態(tài)為板條束和粒狀兩種；粗晶區(qū)的奧氏體晶粒細(xì)小，在30～40μm左右，尺寸分布大致符合正態(tài)分布，屬于正常晶粒長(zhǎng)大。X80管線鋼屬于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼種，晶粒長(zhǎng)大傾向較小。X80管線鋼母材中第

3、二相粒子尺寸平均尺寸為48.72μm，粒子的成分及形狀對(duì)其尺寸有較強(qiáng)的依賴性。焊接熱循環(huán)后粒子數(shù)量減少，對(duì)奧氏體晶粒的阻礙作用變小。 性能研究表明，X80管線鋼粗晶區(qū)硬度變化很小。韌度受到多重因數(shù)的影響其中晶粒尺寸是影響韌度的主要因素。奧氏體晶粒尺寸大于34μm時(shí)，隨著奧氏體晶粒尺寸增大，韌度急劇下降；在小于34μm時(shí)，隨著奧氏體晶粒尺寸增大韌度的上升。這是因?yàn)閵W氏體晶粒尺寸以及第二相粒子和粒狀貝氏體的變化的綜合作用。粒狀貝氏體

4、含量較大時(shí)將對(duì)板條束貝氏體起明顯的分割作用，對(duì)性能有利。根據(jù)不同工藝參數(shù)的熱循環(huán)曲線建立了X80管線鋼熱循環(huán)方程，并在熱模擬數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立了HAZ粗晶區(qū)的奧氏體晶粒長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)方程。該方程計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較吻合。 除了用焊接熱模擬方法研究X80管線鋼晶粒長(zhǎng)大規(guī)律外，還采用計(jì)算機(jī)方法模擬晶粒長(zhǎng)大過(guò)程。本文采用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)了MC模擬微觀組織的程序，采用Voronoi初始網(wǎng)格格和Radhakrishnan算法，實(shí)現(xiàn)了不同時(shí)