Исследование, моделирование и разработка технологии производства ленты из перлитных сталей с заданными структурой и механическими свойствами горячим плющением

• Автор: Блинов, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Введение

1. Литературный обзор.

1.1 Производство плющеной ленты.

1.2 Процесс течения металла при плющении

1.3 Температурное поле при горячей деформации.

1.4 Формирование структуры и свойств во время и после горячей деформации

и е влияние на механические свойства изделий

1.4.1 Холодная деформация и отжиг.

1.4.2 Горячая деформация.

1.4.3 Использование скоростного электронагрева в процессах термомеханической обработки

1.5 Математическое моделирование процессов формообразования и

формирования структуры и механических свойств.
1.5.1 Моделирование формообразования металла при плющении
1.5.2 Температурная модель.
1.5.3 Моделирование формирования структуры в процессе горячей деформации и последующего охлаждения.
1.5.4 Моделирование формирования механических свойств стали
2. Анализ состояния проблемы и постановка задач исследований.
3. Методика проведения экспериментальных исследований
3.1 Исследуемые материалы
3.2 Лабораторное оборудование и методика исследования роста аустенитного
зерна при нагреве.
3.3 Оборудование и методика исследования формообразования и
формирования структуры и свойств при горячем плющении.
3.3.1 Методика исследования динамической рекристаллизации
3.3.2 Методика исследования аустенитного состояния перед фазовым превращением.
3.3.3 Методика исследования микроструктуры и механических свойств
3.4 Лабораторное оборудование и методика пластометрических и
дилатометрических исследований
3.5 Методика проведения металлографических исследований
3.6 Достоверность результатов
4. Исследование формообразования и формирования структуры и свойств при горячем плющении
4.1 Особенности формообразования в процессе горячего плющения.
4.2 Исследование кинетики роста аустенитного зерна при нагреве
4.3 Исследование формирования структуры и свойств в процессе горячего плющения
4.3.1 Исследование динамической рекристаллизации и аустенитного состояния перед фазовым превращением
4.3.2 Исследование фазового превращения и дисперсности перлита
4.3.3 Дилатометрические исследования фазового превращения.
4.3.4 Исследование формирования механических свойств горячекатаной плющеной ленты.
5. Разработка модели процесса горячего плющения
5.1 Моделирование формообразования при горячем плющении проволоки.
5.2 Разработка температурной модели при горячем плющении.
5.3 Моделирование формирования структуры в процессе горячего плющения
и последующего регулируемого охлаждения.
5.3.1 Рост аустенитного зерна при нагреве
5.3.2 Динамическая рекристаллизация
5.3.3 Статическая рекристаллизация и рост рекристаллизованного зерна.
5.3.4 Моделирование уа фазового превращения.
5.4 Моделирование формирования механических свойств горячекатаной плющеной ленты.
5.5 Программная реализация и проверка адекватности модели
6. Выводы к технологии горячего плющения и контролируемого охлаждения.
7. Общие выводы
8. Резюме
Список использованных источников


Если выше названные условия не выполняются, то в большинстве случаев не существует аналитического решения уравнение теплопроводности. Тогда необходимо применение численных методов, например, метода конечных разностей или метода конечных элементов. Эти методы не дают общего решения, но с их помощью возможен относительно точный расчёт температурных полей. Кроме того при расчёте могут учитываться реальные геометрические соотношения и температурные зависимости характеристик материала [-, ]. При деформации в металле инициируется возникновение дислокаций. С повышением плотности дислокаций материал упрочняется, при этом в металле аккумулируется энергия. Поэтому состояние наклёпанного металла термодинамически неустойчиво. При достаточной термической активации возможны изменения структуры и субструктуры, которые ведут к разупрочнению металла и вместе с этим к повышению пластичности. В качестве процессов разупрочнения можно выделить возврат, полигонизацию и рекристаллизацию [5, -]. Процесс возврата направлен на снятие остаточных напряжений наклёпанного металла без заметных изменений структуры. При нагреве до температуры примерно 0,2 Тпл происходит уменьшение количества вакансий и небольшая перегруппировка дислокаций без образования новых субграниц. При дальнейшем повышении температуры примерно до 0,3 Тпл начинается процесс полигонизации: аннигиляция дислокаций различных знаков и перегруппировка избыточных дислокаций одного знака в энергетически более выгодные положения с образованием субзёрен, свободных от дислокаций, с малоугловыми границами [5, -]. Благодаря процессам возврата и полигонизации изменяются механические свойства металлов без разрушения деформированной структуры. При этом в таких металлах как, например, алюминий, титан, вольфрам, а-железо, происходит заметное понижение прочности и повышение пластичности [5, ]. При значительном увеличении плотности дислокаций в процессе деформации аккумулируемая энергия может быть настолько большой, чтобы инициировать образование новых зёрен с устранением деформированной структуры и уменьшением плотности дислокаций благодаря возникновению и движению большеугловых границ - процесс рекристаллизации [, ]. При горячей деформации с увеличением плотности дислокаций создаются условия для первичной рекристаллизации. На механизм протекания рекристаллизации влияют такие параметры, как степень деформации, скорость деформации, температура деформации, скорость охлаждения и время пауз между деформациями []. Первичная рекристаллизация может подразделяться на различные виды [, -]; динамическая рекристаллизация, метадинамическая рекристаллизация, статическая рекристаллизация, постстатическая рекристаллизация. Динамическая рекристаллизация происходит во время горячей деформации. Все остальные виды рекристаллизации протекают после деформации или во время междефор-мационных пауз. При динамической рекристаллизации зародыши новых зёрен в начале растут очень быстро. Из-за непрерывного возникновения дислокаций между новыми и деформированными зёрнами постоянно возникают новые зародыши, поэтому их рост ограничен. Статическая рекристаллизация наоборот протекает при ограниченном образовании зародышей новых зёрен и их непрерывном росте до столкновения друг с другом, т. Для образования зародышей новых зёрен при динамической и статической рекристаллизации необходим инкубационный период. Если образование зародышей новых зёрен во время горячей деформации происходит без значительного снижения упрочнения, а рост зерна происходит непосредственно после горячей деформации, то такой процесс структурного изменения обозначается как метадинамическая рекристаллизация. Если после динамической рекристаллизации ещё присутствует достаточная плотность дислокаций, то возможно протекание постдинамической рекристаллизации [, ]. С повышением степени деформации при горячей деформации увеличивается плотность дислокаций. Возникающее при этом неравновесное состояние микроструктуры является движущей силой для образования зародышей новых зёрен при динамической и статической рекристаллизации.