GCr15軸承鋼棒線材熱連軋過(guò)程微觀組織演化的數(shù)值模擬.pdf

1、我國(guó)在許多年以前就已經(jīng)躍居為世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)，然而到現(xiàn)在，仍然不能稱之為鋼鐵強(qiáng)國(guó)。在生產(chǎn)一些高質(zhì)量、高技術(shù)含量的鋼材品種方面，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在著較大的差距，許多高質(zhì)量、高技術(shù)含量的鋼鐵產(chǎn)品仍然需要從發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口。想要改變這種狀況，我國(guó)的鋼鐵企業(yè)必須著力于改進(jìn)生產(chǎn)工藝，發(fā)展高性能、高技術(shù)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(guò)程的復(fù)雜性，長(zhǎng)期以來(lái)，其研究主要建立在經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上。在制定生產(chǎn)工藝

2、時(shí)，往往需要反復(fù)的試驗(yàn)，這無(wú)疑造成研發(fā)周期的延長(zhǎng)和生產(chǎn)成本的增加。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)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(guò)程的研究提供了重要手段。通過(guò)對(duì)軋制過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬分析，可以得到軋制過(guò)程中軋件變形、溫度變化、等效應(yīng)變變化、等效應(yīng)變率變化、組織演化等，從而為軋制工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 本文開(kāi)發(fā)了GCr15鋼熱連軋過(guò)程微觀組織演化的模擬系統(tǒng)，以東北特鋼集團(tuán)φ8mmGCr15鋼棒線材熱連軋過(guò)程為對(duì)象展開(kāi)

3、了數(shù)值模擬。根據(jù)實(shí)際情況，將φ8mmGCr15鋼棒線材熱連軋過(guò)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(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下： (1)在對(duì)GCr15鋼熱連軋過(guò)程的組織演化進(jìn)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(yàn)機(jī)上進(jìn)行了GCr15鋼的晶粒長(zhǎng)大實(shí)驗(yàn)、單道次壓縮實(shí)驗(yàn)、雙道次壓縮實(shí)驗(yàn)，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(zhǎng)大、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶及靜態(tài)再結(jié)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(guò)程的有限元模型，模擬了φ8mmGCr15鋼從出爐到精軋結(jié)束的全過(guò)程。由于受計(jì)算機(jī)速度的限制，將整個(gè)軋制過(guò)程分為幾個(gè)部分分別進(jìn)行模擬，分析了整個(gè)軋制過(guò)程中軋件變形、溫度變化、等效應(yīng)變變化、等效應(yīng)變率變化等。同時(shí)，本文在Marc平臺(tái)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)了GCr15鋼軋

5、制過(guò)程中的奧氏體晶粒演化子程序系統(tǒng)，結(jié)合GCr15鋼的晶粒演化模型，對(duì)GCr15鋼軋制過(guò)程的奧氏體晶粒演化進(jìn)行了模擬。溫度的模擬結(jié)果與測(cè)量結(jié)果吻合較好，奧氏體晶粒尺寸的模擬結(jié)果也與實(shí)驗(yàn)結(jié)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(guò)程的有限元模型，在Marc平臺(tái)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)了軋后冷卻過(guò)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(guò)程的有限元模型耦合進(jìn)行計(jì)算。該子程

6、序系統(tǒng)中結(jié)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(guò)程中的溫度變化情況和奧氏體組織轉(zhuǎn)變結(jié)果。模擬得到的軋件的最終組織全部是珠光體，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)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(kāi)發(fā)的GCr15鋼熱連軋過(guò)程微觀組織演化的模擬系統(tǒng)可以用來(lái)模擬GCr15鋼軋制過(guò)程中軋件變形、