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HRB400MPa生产工艺及组织性能研究

作　者: 张兴友
导　师: 李激光
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 带肋钢筋形变诱导相变组织性能控轧控冷有限元
分类号: TG335
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

线材产品是我国生产和消费量最大的钢铁产品。为提高线材产品的综合性能,我国主要采用添加合金元素的工艺技术路线,导致资源消耗多、生产成本高、产品市场竞争力不强。因此,研发新的生产技术,在不加微合金或少加微合金元素的条件下生产出高强度的线材产品,将极大地提升企业核心竞争力,同时也为社会节约资源、改善环境做出显著贡献。本文以20MnSi为原料,在不添加任何微合金元素的基础上,采用形变诱导铁素体相变和临界奥氏体控轧控冷技术相结合获得超细晶,保持韧性提高强度。采用MINITAB软件统计回归出化学成分与力学性能的关系,为钢种成分设计提供参考依据;通过Gleeble1500热模拟试验机进行单道次热压缩实验,研究变形参数对形变诱导析出的影响;应用ANSYS有限元软件模拟分析线材出精轧后的温度场和应力场;通过原有设备改造和化学成分的调整,拟轧制400MPa钢筋。得出以下主要结论:(1)单因素方差分析:Mn、Ni、P、S、Cu及C+Mn/6对ReL影响显著,C、Si及Cr对ReL影响不显著;Cr对Rm影响不显著,其它元素对Rm影响显著;Mn和P对A影响显著;C、Si、S、Cr、Ni、Cu及C+Mn/6对A影响不显著。回归分析:Mn和Cu对ReL影响最大,其次是P、再其次是Ni,最后是S;P、S与Cu对Rm影响最大,其次是Mn与Ni、再其次是Si,最后是C。(2)形变诱导相变是在变形的过程中完成的。累积变形量在50%以上有助于诱导析出;高温变形时,大变形高应变速率有助于形变诱导相变发生;低温变形时,大变形低应变速率有助于形变诱导相变发生。(3)采用ANSYS有限元模拟分析线材出精轧后的温度场和应力场,结果与现实基本相符。(4)最终化学成分为:C+(Mn+Si)/6≥0.38,C(0.21～0.25)、Mn(0.90~1.05)、Si(0.20～0.40);最佳生产工艺为:轧制速度为74m/s,NTM入口/RSM入口/LH出口温度为740～770/740～770/700℃,风机开12×99%。时效实验表明应变时效敏感性低,基本无时效现象。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-28
  1.1 我国热轧钢筋的发展历程  9-10
  1.2 我国热轧钢筋的品种介绍  10-13
    1.2.1 微合金化钢筋  10-12
    1.2.2 余热处理钢筋  12
    1.2.3 超细晶钢筋  12
    1.2.4 抗震钢筋  12-13
    1.2.5 耐腐蚀钢筋  13
  1.3 我国带肋钢筋的生产现状及应用  13-15
    1.3.1 我国螺纹钢的生产现状  13-14
    1.3.2 我国400MPa 螺纹钢的应用现状  14-15
  1.4 形变诱导铁素体相变理论介绍  15-25
    1.4.1 形变诱导铁素体相变的研究进展  15
    1.4.2 形变诱导铁素体相变的发生条件  15-16
    1.4.3 形变诱导铁素体相变的特性  16-17
    1.4.4 形变诱导铁素体相变的伴生相变  17
    1.4.5 形变诱导铁素体相变的热力学  17-20
    1.4.6 形变诱导铁素体相变的动力学  20-22
    1.4.7 形变诱导铁素体相变的影响因素  22-24
    1.4.8 化学成分对形变诱导铁素体相变的影响规律  24-25
    1.4.9 形变诱导铁素体相变轧制钢种的成分设计原则  25
  1.5 线材的控制轧制和控制冷却  25-27
    1.5.1 线材的控制轧制  25-26
    1.5.2 线材的控制冷却  26-27
  1.6 本文的研究内容、目的及意义  27-28
    1.6.1 研究内容  27
    1.6.2 研究目的及意义  27-28
2 化学成分设计及对力学性能的影响分析  28-36
  2.1 统计分析工具的基本统计原理简介  28-29
    2.1.1 方差分析  28-29
    2.1.2 回归分析  29
  2.2 单因素方差分析  29-32
    2.2.1 屈服强度  29-32
    2.2.2 抗拉强度  32
    2.2.3 伸长率  32
  2.3 统计回归分析  32-35
    2.3.1 屈服强度的回归分析  32-34
    2.3.2 抗拉强度的回归分析  34-35
    2.3.3 伸长率的回归分析  35
  2.4 本章小结  35-36
3 实验室热模拟实验  36-47
  3.1 Gleeble1500 系统的主要技术参数  36-37
  3.2 实验材料、设备及方法  37-39
    3.2.1 实验材料  37
    3.2.2 实验设备  37
    3.2.3 试验方法  37-39
  3.3 实验结果分析  39-46
    3.3.1 变形温度  39-43
    3.3.2 变形量  43-45
    3.3.3 变形速率  45-46
  3.4 本章小结  46-47
4 ANSYS 有限元模拟实验  47-61
  4.1 ANSYS 简介  47-48
  4.2 ANSYS 有限元软件的分析类型  48-50
  4.3 温度场及应力场模拟求解步骤  50-52
    4.3.1 定义初始条件、边界条件和材料物理属性  50-52
    4.3.2 建模及网格划分  52
  4.4 穿水冷却温度场和应力场模拟及结果分析  52-60
    4.4.1 精轧后温度场及应力场模拟分析  52-60
  4.5 本章小结  60-61
5 工业试验  61-70
  5.1 生产工艺流程  61
  5.2 设备改造  61-62
    5.2.1 设备改进要求  61-62
    5.2.2 设备改进措施  62
  5.3 生产工艺及化学成分调整  62-65
    5.3.1 初试阶段  62-63
    5.3.2 中试阶段  63-65
    5.3.3 稳定生产阶段  65
  5.4 试验结果分析  65-69
    5.4.1 显微组织  65-66
    5.4.2 力学性能  66
    5.4.3 拉伸断口分析  66-68
    5.4.4 时效实验  68-69
  5.5 本章小结  69-70
6 结论  70-71
参考文献  71-75
附录  75-76
致谢  76-77
攻读学位期间发表的学术论文目录  77

HRB400MPa生产工艺及组织性能研究

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