超级钢细晶轧制过程中再结晶及γ晶粒尺寸的模拟计算
《2024年中碳钢超微细晶棒材轧制数值模拟研究》范文
《中碳钢超微细晶棒材轧制数值模拟研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，中碳钢因其优良的力学性能和可加工性，被广泛应用于各个领域。
中碳钢超微细晶棒材作为其中一种重要的材料形态，其轧制过程的数值模拟研究具有重要的学术价值和应用价值。
本篇论文将重点研究中碳钢超微细晶棒材轧制过程的数值模拟，旨在通过计算机模拟技术，更好地理解轧制过程中的材料变形行为和力学性能变化。
二、中碳钢材料特性及轧制过程概述中碳钢是一种具有适中碳含量的钢材，其具有较好的强度、塑性和韧性。
在轧制过程中，中碳钢棒材经过多道次的轧制，逐渐达到所需的形状和尺寸。
在这个过程中，材料的变形行为、温度变化和应力分布等因素对最终产品的性能具有重要影响。
三、数值模拟方法及模型建立针对中碳钢超微细晶棒材的轧制过程，本文采用有限元法进行数值模拟。
有限元法可以通过离散化连续体为有限个单元，进而对每个单元进行近似求解，以达到对整体行为的准确预测。
在建立模型时，需要考虑到材料的物理特性、轧制工艺参数以及边界条件等因素。
此外，为更准确地反映超微细晶棒材的力学性能，还需要对材料模型进行适当的修正和优化。
四、轧制过程中的变形行为研究在轧制过程中，中碳钢棒材的变形行为是研究的重点。
通过数值模拟，可以观察到材料在轧制过程中的应变、应变速率和温度变化等情况。
这些参数对材料的微观结构和力学性能具有重要影响。
因此，通过分析这些参数的变化规律，可以更好地理解轧制过程中的材料变形行为。
五、应力分布及影响因素分析在轧制过程中，应力分布是影响产品质量和性能的关键因素。
通过数值模拟，可以观察到轧制过程中的应力分布情况，并分析其影响因素。
这些因素包括轧制力、轧辊转速、材料性质、温度等。
通过优化这些参数，可以改善应力分布，提高产品的质量和性能。
六、温度场变化及影响分析温度场的变化对中碳钢超微细晶棒材的轧制过程具有重要影响。
在数值模拟中，可以观察到轧制过程中的温度变化情况，并分析其影响因素。
20MnSi钢静态再结晶模型及其在棒材热连轧中的应用
文章编号:1007-2829(2000)04-0023-000620M nSi 钢静态再结晶模型及其在棒材热连轧中的应用张国滨1,张贵杰1,武学泽2(1.河北理工学院冶金系,河北唐山063009;2.唐山钢铁公司,河北唐山063000)关键词:20MnSi ;棒材热连轧;再结晶模型摘 要:开发出20M nSi 钢的静态再结晶数学模型,与实测相比该模型不但具有较高的精度,而且与棒材热连轧时变形奥氏体的再结晶规律符合得较好;本文阐述了该模型在控制轧后铁素体的晶粒大小及轧制力能参数预报等方面在生产实际中的成功运用。
中图分类号:T G 145 文献标识码:A0 引言为提高热轧钢材的性能,近年来组织性能的控制与预报课题得到广泛关注并取得一定进展。
它可针对某一钢种的化学成份和拟执行的生产工艺规程,将轧后产品的组织性能在轧前就预报出来,改变钢的成份或生产条件,便可得到不同的组织性能,如此便可在“无投入”的情况下迅速得到一个满足用户要求的最佳的轧制工艺规程。
目前国外有不少厂家已将其作为新产品开发及产品组织性能控制的手段,取得了巨大的经济效益。
为达此目的,需对变形过程中金属内部产生的物理冶金变化进行定量化的计算机模拟,其中奥氏体的静态再结晶是金属变形时内部产生的最重要的组织变化之一,也是对钢材的轧后性能产生重大影响的因素。
但有关静态再结晶行为的计算模型,不同的研究者给出的计算结果差别很大,基本上都是在遵循理论规律的前提下,针对某一(或某一类)钢种,通过实验室实验得到的经验或半经验模型,真正能直接用于现场实践者极少,用于棒材热连轧生产的再结晶模型还没有。
本文针对唐钢棒材厂的生产实际,对当前具有代表性的静态再结晶模型进行了分析,借助20MnSi 钢静态再结晶的实测结果,得到了符合棒材热连轧生产实际的再结晶模型;又根据再结晶软化对变形抗力的影响,对模型的正确性和可靠性进行了论证,并阐述了该模型在组织性能控制及轧制力能参数预报等方面的应用。
X65管线钢奥氏体动态再结晶规律研究_张伟
回归得到 含 铌 X65 管 线 钢 的 动 态 再 结 晶 激 活 能
Qd 为 426.6 kJ/mol，A=0.0075，n=9.23。 回归所得动 态再结晶数学模型表达式为：
Z＝ε觶exp(426.6×103/RT)
(3)
Z＝0.0075σp9.23
(4)
2.3 动态再结晶发生的条件
动态再结晶只有在一定条件下才能发生，金
图 3 为实验用钢在不同变形温度和变形速率 下单道次压缩的真应力-应变曲线。 可看出，变形
真应力 /MPa
200 (a)ε＝1 s-1 150 100
880℃ 910℃ 940℃ 970℃
1000℃
1050℃
50
真应力 /MPa
0 0.0 0.2 0.4 0.6 真应变
220 (b)T=1000℃
180
Z＝2.05×1011 exp(20.43εc)
(7)
Z＝5.14×106 exp(25.35εs)
(8)
根据获得的动态再结晶发生的判定条件，可
以得到关于变形温度、变形速率、变形量三维的动 态再结晶模型图，如图 4 所示。 图中 εc 曲面表示 开始发生动态再结晶的临界变形工艺，在 εc 曲面 以下材料不发生动态再结晶，εs 曲面表示发 生完 全动态再结晶的临界变形工艺，在 εs 曲面以上材 料发生完全动态再结晶。 而在 εc 曲面和 εs 曲面之 间材料只能发生部分再结晶。
T、ε 为变量的热激活过程所支配的， 含有这些变
量 的 热 变 形 方 程 可 用 下 面 公 式 表 示 [2]：
ε觶=Aσnp exp(-Qd/RT)
(1)
若用变形因子 Z 作参数，则可将上式改写成：
Z=ε觶
《2024年中碳钢超微细晶棒材轧制数值模拟研究》范文
《中碳钢超微细晶棒材轧制数值模拟研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，对材料性能的要求越来越高，其中，中碳钢因其良好的力学性能和加工性能被广泛应用于各个领域。
而超微细晶棒材作为中碳钢的一种特殊形态，其轧制过程的研究对于提高材料性能、优化生产流程具有重要意义。
本文将针对中碳钢超微细晶棒材的轧制过程进行数值模拟研究，以期为实际生产提供理论支持。
二、中碳钢超微细晶棒材的特性和应用中碳钢是一种碳含量介于低碳钢和高碳钢之间的钢材，具有较高的强度和韧性。
而超微细晶棒材则是通过特殊的生产工艺，使晶粒细化至微米级别，从而获得更好的力学性能。
这种材料具有优异的抗疲劳性能、抗冲击性能和耐磨性能，被广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
三、轧制过程数值模拟的必要性轧制是金属材料生产过程中的重要环节，其质量直接影响到最终产品的性能。
然而，轧制过程中涉及的材料变形、温度变化、组织结构演变等复杂现象，难以通过传统的实验方法进行全面研究。
因此，采用数值模拟方法对轧制过程进行研究具有重要意义。
通过建立精确的数学模型，可以预测和优化轧制过程中的各种参数，提高产品质量，降低生产成本。
四、中碳钢超微细晶棒材轧制数值模拟方法本文采用有限元法对中碳钢超微细晶棒材的轧制过程进行数值模拟。
首先，建立轧制过程的数学模型，包括材料本构关系、热传导模型、组织演变模型等。
其次，根据实际生产过程中的工艺参数，如轧制速度、轧制力、温度等，设定模拟参数。
最后，通过计算机软件进行数值模拟，得到轧制过程中的材料变形、温度变化、组织结构演变等结果。
五、模拟结果分析通过对中碳钢超微细晶棒材轧制过程的数值模拟，我们可以得到以下结果：1. 材料变形：在轧制过程中，材料发生显著的塑性变形，晶粒得到细化，有利于提高材料的力学性能。
2. 温度变化：轧制过程中产生的摩擦热和变形热使材料温度升高，这对材料的组织和性能产生影响。
通过控制轧制温度，可以优化材料的组织和性能。
3. 组织结构演变：超微细晶棒材的晶粒细化过程受到轧制工艺的影响。
金属热锻过程再结晶与晶粒长大演化的数值模拟
金属热锻过程再结晶与晶粒长大演化的数值模拟概述金属热锻是一种重要的金属加工方法，通过对金属进行高温、高应变率下的塑性变形，可以提高材料的力学性能和工艺性能。
在热锻过程中，由于金属发生塑性变形，会引起晶体结构的再排列和再结晶现象。
再结晶是指在金属加工过程中，原有的晶体发生了完全或部分改变，并形成新的晶体。
本文将使用数值模拟方法对金属热锻过程中的再结晶与晶粒长大演化进行研究。
通过建立适当的数学模型和计算方法，可以定量地描述材料中晶体结构的演化规律，并为优化热锻过程提供理论依据。
数值模拟方法材料模型在进行数值模拟之前，首先需要选择合适的材料模型来描述金属材料的力学行为。
常用的材料模型包括线性弹性模型、非线性弹塑性模型等。
根据实际情况选择合适的材料模型，以准确地描述金属在热锻过程中的力学行为。
热力学模型金属在高温下会发生晶体结构的演化，因此需要建立相应的热力学模型来描述晶体的再结晶与晶粒长大过程。
常用的热力学模型包括动态再结晶模型、静态再结晶模型等。
根据实际情况选择合适的热力学模型，以准确地描述金属在热锻过程中的晶体演化规律。
数值方法数值模拟方法是通过离散化和数值求解来近似求解连续问题的一种方法。
在进行金属热锻过程再结晶与晶粒长大演化的数值模拟时，常用的数值方法包括有限元法、有限差分法等。
根据实际情况选择合适的数值方法，以准确地计算金属材料中晶体结构的演化规律。
模拟流程建立几何模型首先需要建立金属材料在热锻过程中的几何模型。
可以使用计算机辅助设计软件或三维建模软件来进行建模，将金属材料的形状、尺寸等信息导入模拟软件中。
网格划分在进行数值模拟之前，需要对几何模型进行网格划分。
网格划分是指将连续的几何模型离散化为有限个小区域，以便进行数值计算。
常用的网格划分方法包括正交网格划分、非结构网格划分等。
定义边界条件在进行数值模拟之前，需要定义合适的边界条件。
边界条件是指在数值计算中给定的与外部环境或其他物体相互作用的条件。
不同焊接电流电压下超级钢热影响区晶粒尺寸的数值模拟
︱
ｗｅｌｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ
︱
ＺＨＡＮＧ Ｍａｎ
船 舶
(Ｈｕａｉｙｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉａｎ ２２３００１，Ｃｈｉｎａ)
焊
接
Ａｂｓｔｒａｃｔ ：Ｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｕｌｔｒａ ｆｉｎｅ ｇｒａｉｎ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
焊缝及热影响区等重要部位网格划分细密，离焊缝较远位置网格可适当稀疏。热源模型采用双椭球分布
模式，利用计算机语言编制热源程序。从模拟温度场中提取热熔合线和焊接热循环曲线等信息，并实验
加以验证，实验结果与模拟结果基本吻合。在热影响区温度场基础上，结合晶粒长大动力学原理计算热
影响区晶粒尺寸，并实验加以验证，实验结果与计算结果基本吻合。利用此方法计算不同焊接电流、电
焊接电流、电压是焊接工艺中的两个重要参数， 利用 Ｍａｒｃ 数值模拟软件在焊接中的应用，计算不同 焊接电流、电压条件下热影响区晶粒尺寸，对研究
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ ·33·
专题讨论
第 ３８ 卷
超级钢焊接性能及生产中的优化工艺有重要意义。 可以是非均匀的。
１ 焊接温度场数值模拟
１．１ 控制方程
热传导方式包括传导、对流、辐射三种基本形
式，数值分析过程中要充分考虑这三种方式的影响。
焊接温度场问题，基本上是在一定的初始条件和边
界条件下，工件内部的热传导问题。其控制方程是傅
立叶(Ｆｏｕｒｉｅｒ)导热方程。
金属热锻过程再结晶与晶粒长大演化的数值模拟
金属热锻过程再结晶与晶粒长大演化的数值模拟金属热锻是一种重要的金属压力加工方法，通过在高温下对金属材料进行塑性变形，可以显著改善材料的力学性能和综合性能。
在金属热锻过程中，晶粒结构会发生再结晶与晶粒长大演化，这对于锻件的力学性能和加工性能至关重要。
因此，进行金属热锻过程中的再结晶与晶粒长大演化的数值模拟可以为优化锻造工艺、提高锻件性能提供指导。
在数值模拟中，首先需要建立合适的热力学本构关系模型，考虑到金属热锻是一种高温下的塑性变形过程，常用的本构关系模型为热力学活化解析模型或经验模型。
这些模型可以根据材料的热力学性质和试验数据来确定。
然后，根据所选定的本构关系模型，将金属锻件的几何形状建模并划分为离散的网格。
接下来，通过有限元方法，采用适当的数值算法，对金属锻件进行数值模拟。
在模拟过程中，考虑到金属热锻是一个复杂的多物理场耦合问题，需要同时考虑力学场、温度场和组织场的演化。
因此，需要对金属材料的热传导、塑性变形、再结晶和晶粒长大等方面的物理过程进行数值求解。
在数值模拟中，通过对金属材料的应力和应变分布以及温度分布的计算，可以得到金属锻件的形变行为和热处理过程的演化规律。
进而，可以评估锻件的形变程度、应力分布、温度分布以及晶粒结构的演化情况。
通过数值模拟，可以优化金属热锻过程的工艺参数，包括锻造温度、锻压速度和锻压次数等，以获得更好的锻件性能和更高的生产效率。
此外，数值模拟还可以预测金属锻件的微观组织结构和力学性能，为实际生产提供指导。
总之，金属热锻过程再结晶与晶粒长大演化的数值模拟是一项复杂而重要的研究工作，可以为优化金属锻造工艺、提高锻件性能提供理论依据和技术支持。
这种数值模拟方法不仅可以减少试验成本和周期，还能够更好地理解金属热锻过程中的物理现象，为金属材料的应用和开发提供科学依据。
H型钢轧制过程的再结晶数值模拟
H型钢轧制过程的再结晶数值模拟
马劲红;李慧
【期刊名称】《河北联合大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2012(034)002
【摘要】利用商业有限元软件DEFORM-3D软件对H型钢轧制过程中的再结晶过程进行数值模拟。
分析了影响动态再结晶和静态再结晶的因素，并分析了不同压下量时H型钢的再结晶情况。
【总页数】5页(P35-39)
【作者】马劲红;李慧
【作者单位】河北联合大学冶金与能源学院,河北唐山063009
【正文语种】中文
【中图分类】TG302
【相关文献】
1.超级钢细晶轧制过程中再结晶及γ晶粒尺寸的模拟计算
2.大型H型钢轧制过程数值模拟及应用
3.H型钢轧制过程中表面氧化皮耐蚀性能研究
4.轧制过程中钢的奥氏体变形与再结晶
5.H型钢轧制过程的再结晶数值模拟
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东北大学(许云波) -- 400MPa超级钢热连轧过程中再结晶及流变应力的预测
(1) (2)
动态再结晶 XD = 1 - exp [ - 0. 69 ( (ε- εc) /εp) N ]
(3)
奥氏体
d = A s dp0εq
(4)
晶粒尺寸 dzrg = dzrec + ks texp ( Qq/ RT)
Q235钢超细晶粒钢板的制备
Q235钢超细晶粒钢板的制备赵军1,荆天辅1,高聿为1,乔桂英1,杨剑秋2(1.燕山大学材料科学与工程学院,河北秦皇岛066004;2.天津理工学院,天津300191)摘 要:对淬火后组织为低碳板条马氏体的Q235钢板进行多道次大变形量(累积压下量达93%)冷轧,随后进行时效和低温再结晶处理,制备出了屈服强度为1137～1290M Pa,抗拉强度为1266～1756M Pa,晶粒尺寸为50.2～316.4nm的低碳钢板。
关键词:板条马氏体;超大压下量冷轧;再结晶;超细晶钢板中图分类号:T G142.31;T G142.1 文献标识码:A 文章编号:100123814(2003)0120003203The Ultraf i ne Gra i n s Q235Steel Pla tesW ere PreparedZHAO J un1,J I N G Tia n2fu1,GAO Yu2w e i1,Q I A O Gu i2y ing1,Y ANG J ia n2q iu2(1.Inst.of M aterials S cience and E ng ineering,Y anshan U niversity,Q inhuang d ao066004,Ch ina;2.T ianj in U niversity of T echnology,T ianj in300191,Ch ina)Abstract:T he low carbon steel Q235w ith lath m artensites after quench ing w ere severe p lastic defo r m ated by co ld2 ro lling(w ith relative reducti on of93%),A nd then,the steels w ere aged and low temperature recrystallizati on treatm ent. Q235steel p lates w ithΡs=1137～1209M Pa,Ρb=1266～1756M Pa and gain sizes of50.2～316.4nm w ere p repared.Key words:lath m artensite;severe co ld2ro lling;recrystallizati on;ultrafine gains steelΞ 为了进一步提高钢铁材料使用性能,挖掘钢铁材料的性能潜力,近年来,国内外形成了一股研究新型钢铁材料的热潮,如中国的新一代钢铁材料重大基础研究项目、日本的超级钢项目和韩国的高性能结构钢项目[1～3]。
金属热处理过程中晶粒尺寸的数值模拟分析
金属热处理过程中晶粒尺寸的数值模拟分析随着现代工业的发展以及对材料性能要求的不断提高，金属热处理技术在材料加工中扮演着重要的角色。
金属热处理的过程中，晶粒尺寸是一个关键参数，它直接影响着材料的力学性能、耐蚀性以及其他物理性能。
因此，对金属热处理过程中晶粒尺寸的数值模拟分析具有重要意义。
晶粒尺寸是指金属材料的晶粒的平均尺寸，它是由热处理过程中晶粒的晶界动力学行为和相互作用所决定的。
数值模拟分析是一种通过计算机模拟来预测和优化真实系统行为的方法。
在金属热处理中，数值模拟分析可以通过建立适当的数学模型，模拟晶粒的长大和再结晶的过程，从而研究晶粒尺寸的变化规律。
在进行金属热处理过程中晶粒尺寸的数值模拟分析时，我们首先需要确定适当的数学模型来描述晶粒尺寸的变化。
常用的模型包括随机晶粒长大模型、细胞自动机模型等。
随机晶粒长大模型假设晶粒的长大是一个随机过程，细胞自动机模型将晶粒看作是一个网格上的细胞，通过设定细胞之间的相互作用规则来模拟晶粒长大的过程。
接下来，我们需要确定适当的边界条件和初始条件。
边界条件是指定义模拟系统的边界上的条件，初始条件是指各个晶粒的初始状态。
通常情况下，边界条件和初始条件是由实际热处理工艺和材料的特性来确定的。
然后，我们可以通过数值方法，如有限元方法、有限差分方法等，对数学模型进行求解。
在进行数值计算时，我们需要考虑晶粒的成核、长大和再结晶等过程，同时也需要考虑温度场的分布和演化。
通过数值模拟分析，我们可以得到晶粒尺寸随着热处理时间的变化情况，进而研究晶粒尺寸的影响因素。
晶粒尺寸的变化受到多种因素的影响，其中包括热处理温度、时间、合金成分、应变速率等。
通过数值模拟分析，我们可以定量地研究这些因素对晶粒尺寸的影响。
例如，通过改变热处理温度，我们可以模拟出晶粒的不同长大速率，进而优化热处理工艺。
通过改变合金成分，我们可以研究晶粒尺寸与合金元素含量之间的关系，进而设计出具有理想晶粒尺寸分布的合金材料。
58SiMn钢热压缩过程中的再结晶行为模拟
关键词: 压缩实验; 再结晶模型; 模拟
中图分类号: TG 142. 33; TG 111. 7
文献标 识码: A 文章编号: 1671 4431( 2010) 01 0070 04
Simulation of Recrystallization Behavior of 58SiMn Steel During Hot Compression
动态再结晶模型 静态再结晶模型 亚动态再结晶模型 晶粒长大模型
p = 0. 024 2[ ( 188. 631140T9) ] 0. 138 7 ; c = 0. 83 p
X d = 1- exp[ - 1. 932( - 0. 83 p ) 1.912 ] p d d= 1. 422 103∀ Z- 0.183
因而越来越多的学者开始通过建立材料组织演变模型来实现对于产品加工后组织的模拟和预测以优化加工工艺参数和控制产品质然而由于产品在实际加工过程中众多因素如钢表面氧化脱碳等的影响而采用软件模拟的环境又相对较为理想这样会严重影响最终的模拟精度同时也不能简单地根据模拟结果对组织演变模型进行修由于材料的再结晶行为一般是通过热压缩实验得到的而热压缩实验是在保护气氛下进行材料的变形温度和形变速率等参数均受到严格控制其变形环境与模拟环境较接近
摘 要: 利用 Gleeble1500 热模 拟实验机对 58SiMn 钢进行了单道次 和双道次 热压缩 实验, 得到在 不同变 形条件 下的应
力应变曲线, 根据实验数据计算得到了 58SiMn 钢的动态 、静态及亚动态再结晶 和晶粒长大 数学模型。借 助 Deform 3D 软
件对一组双道次热压缩实验进行了模拟, 并与实际不同区域的晶粒尺寸进行比较, 以验证其组织转变模型。
ZHANG Ye cheng1 , ZHANG Jin2, 1 , SUN Zhi f u1, 3, 4 , H UANG Shao dong 5