Исследование и моделирование эволюции микроструктуры и сопротивления деформации сталей при горячей обработке давлением

• Автор: Соколов, Семен Федорович
• Шифр специальности: 05.16.05, 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 216 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Процессы струкгурообразоваиия аустенита при горячей прокатке трубных сталей и их математическое моделирование

1.1. Рост зерна.

1.2. Динамическая рекристаллизация.

1.3. Возврат.

1.4. Статическая рекристаллизация

1.5. Индуцированное деформацией выделение частиц карбонитридов

1.6. Моделирование совокупности взаимодействующих процессов возврата, статической рекристаллизации и выделения карбонитридов.
1.7. Зависимость энергии активации самодиффузии в аустените от его химического состава

1.8. Выводы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. Экспериментальное исследование и моделирование роста зерна

2.1. Исследуемые стали и методика проведения эксперимента
2.2. Результаты исследования роста зерна в сталях Х и XI.
2.3. Математическое моделирование роста зерна
2.3.1. Основные уравнения модели
2.3.2. Калибровка модели и сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными
2.4. Результаты и выводы.
ГЛАВА 3. Исследование и моделирование зависимости напряжения пластического течения аустенита от степени деформации, е скорости и температуры
3.1. Исследуемые стали и методика проведения экспериментов.
3.2. Моделирование зависимости напряжения пластического течения аустенита от степени деформации, е скорости и температуры
3.2.1. Основные уравнения модели
3.2.2. Сравнение результатов моделирования напряжения пластического течения с экспериментальными данными
3.3. Результаты и выводы
ГЛАВА 4. Исследование и моделирование статической рекристаллизации
4.1. Исследуемые стали и методика проведения эксперимента.
4.2. Результаты исследования статической рекристаллизации сталей Х, Х, XI и АБ1.
4.3. Моделирование статической рекристаллизации в зависимости от параметров деформации, температуры и химического состава.
4.3.1. Эмпирическая модель статической рекристаллизации в условиях отсутствия выделения карбонитридов.
4.3.2. Модель с описанием зарождения и роста рекристаллизованных зерен с учетом эффекта возврата
4.4. Результаты и выводы.
ГЛАВА 5. Моделирование взаимодействующих процессов статической рекристаллизации, возврата и выделения карбонитридов ниобия в деформированном аустените
5.1. Моделирование выделения карбонитридов в деформированном аустените
5.1.1. Основные уравнения модели.
5.1.2. Калибровка модели и сравнение результатов моделирования с экспериментом
5.2. Интегральная модель взаимодействующих процессов.
5.2.1. Краткое описание подходов к учету эффектов взаимодействия.
5.2.2. Калибровка интегральной модели и сравнение результатов
моделирования с экспериментальными данными.
5.3. Основные результаты и выводы
ГЛАВА 6. Интегральная компьютерная модель структурообразования аустенита при горячей прокатке сталей и ее верификация.
6.1. Краткое описание компьютерной программы v
6.2. Верификация компьютерной программы v.
6.3. Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


ЛЭ в твердом растворе например, атомами Мо. Отметим также, что точность описания экспериментальных данных с помощью уравнения 1. В работе 9 выполнено исследование роста зерна в стали, микролегированной Тк Эксперименты проводились по схеме, использованной авторами в работе 7. Полученные результаты представлены на рис. Для описания полученных данных использована модель, предложенная в 7, которая была модифицирована для учета эффекта торможения роста частицами нитрида Т
0. Т второе слагаемое описывает эффект торможения границ этими частицами. Не останавливаясь на использованном подходе к описанию кинетики роста частиц, отметим, что уравнение 1. Рис 1. Экспериментальные данные по кинетике роста зерна в стали, микролегированной Тц при разных температурах 9. В работе выполнено исследование роста зерна аустенита стали ССг 0. С 0. Мп 1. Сг 0. Ы1 0. Си 0. Мо при изотермических выдержках для четырех температур , , и К. На основании полученных данных определены значения эмпирических параметров уравнения 1. В работе роста зерна аустенита изучен для трх простых углеродистых сталей, раскисленных А, химические составы которых приведены в табл. Т а б л и ц а 1. Химический состав сталей масс. I 0. Образцы стали А нагревали до температур 0, , , и С со скоростями 5 и 0Сс, после чего проводили изотермические выдержки и быстрое охлаждение для фиксации сформировавшейся структуры. Для стали изотермические рост зерна изучался при температурах , , и С, а для при 0, 0, 0, , и С. Установлено, что при температурах ниже С рост зерна в исследованных сталях значительно тормозится не растворившимися частицами нитридов I, что было учтено при построении соответствующих математических моделей. Зинера от температуры, которые были подобраны эмпирически. Однако, с учетом того, что данная модель требует знания функции распределения зерен по размерам, ее практическое использование является затруднительным. Авторы , очевидно, пришли к аналогичному заключению, поскольку в дальнейших работах модель не использовали. В работе представлены результаты i i исследования кинетики статической рекристаллизации и последующего роста зерна аустенита, полученные с помощью нового экспериментального метода i. Исследования выполнены для x стали 0. С 1. Мп 0. Мо 0. Эксперименты выполняли на модернизированном комплексе , оборудованном приставкой. Использовали цилиндрические образцы диаметром и высотой мм. Нагрев образцов проводили до температуры С, далее следовала выдержка в течение 0с и охлаждение до температуры испытаний со скоростью Сс. Параметры деформации, исследованные температуры, исходный размер аустенитного зерна, в совокупности с полученными результатами, представлены на рис. Приведенные данные демонстрируют информативность примененного нового метода, который позволяет получить картину непрерывного изменения размера зерна в процессе изучаемой сложной эволюции микроструктуры деформированного аустенита. Отметим, что данные, относящиеся к стадии роста зерна, могут быть легко отделены и использованы при разработке соответствующей модели см. Ч
где Мсв Лоехр0НТподвижность границ зерен эффективная энергия активации процесса, значение которой принято равным 0 кДжмоль. М0уяЬР эмпирические параметры. На рис. Видно, что модель позволяет достичь хорошего количественного согласия с экспериментом. С i 0. Рис. СРстали . Рис. В метод был применен для исследования кинетики роста зерна аустенита в процессе непрерывного нагрева со скоростью Сс и последующих изотермических выдержках при температурах в диапазоне 0Н 0С для трубной стали Х следующего химического состава масс. С 1. Мо 0. Для получения данных непосредственного измерения размера зерна после определенных выдержек микроструктура для дополнительных образцов фиксировалась закалкой. Сравнение результатов, полученных с помощью методом, с данными металлографии показывает их хорошее количественное согласие, что дополнительно свидетельствует в пользу использованной новой методики. М0ехр
р Уев

где Уг соответственно, объемная доля и средний размер частиц карбонитридов.