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微合金元素在热连轧过程中的溶解析出数值模拟研究

作　者: 吴秀月
导　师: 沈强华；唐广波
学　校: 昆明理工大学
专　业: 冶金学
关键词: 微合金化钢热轧碳氮化物析出数值模拟
分类号: TG335.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

热连轧过程中微合金元素的溶解析出模型在热轧过程组织性能预报中,起着重要的作用,微合金元素的固溶、析出现象贯穿整个加热、轧制和冷却过程,析出相粒子的数量及尺寸直接影响轧后产品的显微组织和力学性能。同时,微合金元素的固溶和析出还对其他的物理冶金现象产生影响,因此对钢中微合金元素的固溶析出模型的研究有着重要的意义。本文针对复合微合金化钢中的碳氮化析出物的溶解析出的热力学和动力学特点,主要做了以下几方面工作：以MATLAB为开发工具,基于规则稀溶液Henry准则,根据Adrian和Rios的热力学模型,建立了复合微合金化钢热轧过程中微合金元素的析出热力学模拟计算模型,模拟了复合微合金化钢奥氏体中多元碳氮化物和AlN相互作用时的析出开始温度,对不同温度下及不同化学成分的C-Nb-V-Ti-Al-N体系的微合金钢的奥氏体平衡成分、碳氮析出物成分和摩尔分数等进行了模拟和分析。基于析出物形核、长大理论,以及用于处理连续冷却过程析出的叠加法则,建立了复合微合金化钢热轧过程中微合金元素的析出动力学模拟计算模型,对临界自由能、形核速率、长大速率和析出相体积分数等参数等进行了模拟和分析。采用Thermo-Calc热力学软件对所建立的热力学计算模型进行了验证,模拟计算了微合金元素的析出开始温度、碳氮化物析出物成分和析出摩尔分数等参数,计算结果与所建立模型计算结果吻合良好。结合“十一五”国家科技支撑计划项目“大板坯高速连铸技术”课题,实验室模拟了不同热送热装温度的Ti微合金化连铸坯热送热装和加热过程,并采用光学显微分析、扫描电镜分析、透射电镜分析等方法,观察了生产条件下连铸坯和粗轧中间坯试样的显微组织,以及实验室条件下不同热履历铸坯试样的显微组织,分析了析出物形状、尺寸、形貌及分布,对模型预测结果进行了实验验证。同时分析了热送热装连铸坯在粗轧过程中表面裂纹的生成原因。结果表明,经热送热装的连铸坯表面金属中奥氏体晶界处的先共析铁素体膜及沿奥氏体晶界的Ti(C,N)和AlN析出物,降低晶界热塑性,可能是导致粗轧过程表面裂纹形成的主要原因。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-22
  1.1 前言  8-9
  1.2 微合金元素析出在钢中的作用及对钢材性能的影响  9-18
  1.3 钢中碳氮化物析出模型的研究  18-20
  1.4 本课题的研究意义和内容  20-22
第二章微合金化钢中碳氮化物溶解析出热力学模型  22-34
  2.1 前言  22
  2.2 析出热力学模型  22-31
  2.3 热力学参数的计算  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章微合金化钢中碳氮化物溶解析出动力学模型  34-43
  3.1 前言  34
  3.2 模型的选择  34-38
  3.3 连续冷却析出行为模拟  38-41
  3.4 析出物的定量计算  41-42
  3.5 模型拓展  42
  3.6 本章小结  42-43
第四章微合金化钢中碳氮化物析出模型的应用和验证  43-60
  4.1 热力学模型的验证  43-50
  4.2 动力学模型的验证  50-59
  4.3 本章小结  59-60
第五章结论  60-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
致谢  66

微合金元素在热连轧过程中的溶解析出数值模拟研究

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