GCr15軸承鋼棒線材熱連軋過程微觀組織演化的數(shù)值模擬.pdf

1、我國在許多年以前就已經(jīng)躍居為世界第一產(chǎn)鋼大國，然而到現(xiàn)在，仍然不能稱之為鋼鐵強國。在生產(chǎn)一些高質(zhì)量、高技術含量的鋼材品種方面，我國與發(fā)達國家相比仍然存在著較大的差距，許多高質(zhì)量、高技術含量的鋼鐵產(chǎn)品仍然需要從發(fā)達國家進口。想要改變這種狀況，我國的鋼鐵企業(yè)必須著力于改進生產(chǎn)工藝，發(fā)展高性能、高技術含量的鋼鐵產(chǎn)品。在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中，軋制是一種重要的生產(chǎn)方式，由于軋制過程的復雜性，長期以來，其研究主要建立在經(jīng)驗和反復試驗基礎上。在制定生產(chǎn)工藝

2、時，往往需要反復的試驗，這無疑造成研發(fā)周期的延長和生產(chǎn)成本的增加。近年來，隨著計算機技術與有限元方法的發(fā)展，基于有限元理論的數(shù)值模擬方法為軋制過程的研究提供了重要手段。通過對軋制過程進行數(shù)值模擬分析，可以得到軋制過程中軋件變形、溫度變化、等效應變變化、等效應變率變化、組織演化等，從而為軋制工藝的優(yōu)化設計提供依據(jù)。 本文開發(fā)了GCr15鋼熱連軋過程微觀組織演化的模擬系統(tǒng)，以東北特鋼集團φ8mmGCr15鋼棒線材熱連軋過程為對象展開

3、了數(shù)值模擬。根據(jù)實際情況，將φ8mmGCr15鋼棒線材熱連軋過程分為1-26道次控制軋制階段和軋后控制冷卻階段，并分別進行了研究，主要研究內(nèi)容及結論如下： (1)在對GCr15鋼熱連軋過程的組織演化進行數(shù)值模擬研究前，首先需要建立GCr15鋼的奧氏體晶粒演化模型。本文在Gleeble-3800熱/力模擬試驗機上進行了GCr15鋼的晶粒長大實驗、單道次壓縮實驗、雙道次壓縮實驗，得到了數(shù)值模擬研究所需要的GCr15鋼的奧氏體晶粒演化

4、模型，它主要包括晶粒長大、動態(tài)再結晶、亞動態(tài)再結晶及靜態(tài)再結晶模型等。 (2)采用大型商業(yè)有限元軟件MSC.Marc，建立了φ8mmGCr15鋼棒線材26道次控制軋制過程的有限元模型，模擬了φ8mmGCr15鋼從出爐到精軋結束的全過程。由于受計算機速度的限制，將整個軋制過程分為幾個部分分別進行模擬，分析了整個軋制過程中軋件變形、溫度變化、等效應變變化、等效應變率變化等。同時，本文在Marc平臺上進行二次開發(fā)，開發(fā)了GCr15鋼軋

5、制過程中的奧氏體晶粒演化子程序系統(tǒng)，結合GCr15鋼的晶粒演化模型，對GCr15鋼軋制過程的奧氏體晶粒演化進行了模擬。溫度的模擬結果與測量結果吻合較好，奧氏體晶粒尺寸的模擬結果也與實驗結果吻合較好。 (3)采用有限元軟件MSC.Marc，建立了GCr15鋼軋后控制冷卻過程的有限元模型，在Marc平臺上進行二次開發(fā)，開發(fā)了軋后冷卻過程中GCr15鋼奧氏體組織轉(zhuǎn)變子程序系統(tǒng)，與GCr15鋼控制冷卻過程的有限元模型耦合進行計算。該子程

6、序系統(tǒng)中結合了GCr15鋼的TTT曲線，考慮了相變潛熱的影響，模擬得到了GCr15鋼在控制冷卻過程中的溫度變化情況和奧氏體組織轉(zhuǎn)變結果。模擬得到的軋件的最終組織全部是珠光體，這與實驗結果吻合。此外，本文利用GCr15鋼奧氏體組織轉(zhuǎn)變子程序系統(tǒng)探討了同一溫度和不同冷卻速度下GCr15鋼的組織轉(zhuǎn)變情況，可為軋后冷卻工藝的優(yōu)化提供參考。 本文開發(fā)的GCr15鋼熱連軋過程微觀組織演化的模擬系統(tǒng)可以用來模擬GCr15鋼軋制過程中軋件變形、