碳鋼和微合金鋼奧氏體化、晶粒長(zhǎng)大及碳氮化物溶解過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、本文在分析了加熱過(guò)程奧氏體化模型、晶粒長(zhǎng)大模型以及碳氮化物溶解模型的特點(diǎn)以及現(xiàn)有模型中存在的不足之處的基礎(chǔ)上，提出了開(kāi)發(fā)上述模型的基本思路和擬采用的基本方法。 假定鐵素體和珠光體為正十四面體，采用疊加原理建立了亞共析鋼連續(xù)加熱奧氏體化模型。奧氏體晶核可同時(shí)在鐵素體和珠光體不同位置形成并很快達(dá)到飽和狀態(tài)，隨后的奧氏體化過(guò)程主要由已形成的奧氏體晶粒的長(zhǎng)大控制，其中奧氏體的長(zhǎng)大過(guò)程由碳在奧氏體中的擴(kuò)散控制。根據(jù)鐵素體、奧氏體和滲碳體的

2、晶格常數(shù)隨溫度和碳含量的變化關(guān)系，給出了相應(yīng)的熱膨脹曲線預(yù)測(cè)模型。通過(guò)模型計(jì)算結(jié)果和熱膨脹實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本文所提出的奧氏體化模型較好地再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過(guò)程。 奧氏體晶粒長(zhǎng)大模型通常采用Beck公式，而本文從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，利用曲率驅(qū)動(dòng)界面移動(dòng)的概念開(kāi)發(fā)了新的三維晶粒長(zhǎng)大模型。該模型假定在奧氏體晶粒長(zhǎng)大過(guò)程中，每個(gè)粒子體積的變化不僅與最近鄰的晶粒有關(guān)，而是與系統(tǒng)中所有晶粒均有關(guān)。界面能的降低是晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力。通過(guò)模型計(jì)算可獲得任

3、意時(shí)刻的晶粒分布以及平均晶粒大小。通過(guò)模型計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，本文提出的晶粒長(zhǎng)大模型可很好地與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合，表明本文所開(kāi)發(fā)的模型是較為合理的。 碳氮化物的溶解是微合金鋼奧氏體化過(guò)程中的一個(gè)重要現(xiàn)象。碳氮化物粒子的初始尺寸，鋼中微合金元素的含量以及奧氏體化溫度等因素直接影響到碳氮化物的溶解時(shí)間。本文根據(jù)碳氮化物的溶度積的概念，提出了一個(gè)新的計(jì)算碳氮化物平衡成分的方法。同時(shí)，綜合考慮合金成分、粒子形狀、界面遷移、