热轧带钢冷却过程奥氏体相变与温度耦合模型的研究

论文摘要

本文以实现精确描述奥氏体相变行为为目的,以奥氏体相变与温度耦合模型为研究课题,根据连续冷却相变动力学模型和相变潜热计算模型为基础,建立了奥氏体相变与温度耦合模型。采用规则溶液亚点阵模型计算Fe-C-Mn三元系合金在正平衡和仲平衡两种状态下,发生铁素体相变的相界面平衡浓度及铁素体相单位体积形核自由能。采用形核长大理论,建立奥氏体向铁素体、珠光体以及贝氏体相变体积分数模型。对于奥氏体连续冷却相变动力学的计算,采用叠加法则处理,即将连续冷却相变处理成微小等温相变之和。为了能更好的反映相变实质,本文尝试考虑三种相变产物,即铁素体+珠光体+贝氏体。以规则溶液亚点阵模型为基础,计算相变过程焓变量和显热量,两者的差值即为相变潜热量,建立相变潜热的求解模型,通过DSC综合热分析实验来验证模型的准确性。利用有限差分法,对冷却过程板带二维温度方程进行求解。通过板带二维温度场模型,将奥氏体相变体积分数计算模型和奥氏体相变潜热计算模型联系起来,对三个模型进行迭代计算,最终实现了奥氏体相变与温度真正意义上的耦合。对比耦合模型计算结果、常规模型计算结果和实测的各相的体积分数,证明耦合模型的准确性和优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢的控制轧制·控制冷却
• 1.1.1 控制轧制
• 1.1.2 控制冷却
• 1.2 钢材组织-性能预测简介
• 1.3 热变形奥氏体相变行为研究意义及研究现状
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究现状
• 1.4 课题来源与本文主要研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 本文主要研究内容
• 第2章 热变形奥氏体相变的热力学计算
• 2.1 热力学模型
• 2.2 热变形γ→α相变中相界面浓度的计算
• 2.2.1 正平衡条件
• 2.2.2 仲平衡条件
• 2.3 铁素体相单位体积形核自由能改变△GV 的计算
• 2.4 计算结果及讨论
• 2.4.1 相界面平衡浓度随温度的变化
• 2.4.2 热变形对相界面平衡浓度的影响
• e3的影响'>2.4.3 热变形对△GV 和A_e3的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 热变形奥氏体相变的动力学计算
• 3.1 相变实际转变温度的计算
• 3.1.1 相变孕育期的计算
• 3.1.2 相变实际转变温度的计算
• 3.1.3 低碳钢形变诱导相变发生条件的研究
• 3.2 相变体积分数的计算
• 3.2.1 单位体积奥氏体有效晶界面积的确定
• 3.2.2 等温相变体积分数计算模型
• 3.2.3 连续冷却相变过程中相变体积分数计算模型
• 3.3 计算结果与精度验证
• 3.4 本章小结
• 第4章 热变形奥氏体相变与温度耦合计算
• 4.1 相变潜热的计算
• 4.1.1 相变潜热计算模型
• 4.1.2 计算结果及实验验证
• 4.2 热轧带钢冷却过程温度场计算
• 4.2.1 二维温度场计算
• 4.2.2 计算结果及讨论
• 4.3 热变形奥氏体相变与温度耦合计算
• 4.3.1 奥氏体相变与温度耦合模型
• 4.3.2 计算结果与实验验证
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介