焊接热影响区晶粒长大的微观组织模拟

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1、摘要焊接热影响区晶粒长大的微观组织模拟摘要焊接热影响区的平均晶粒尺寸和晶粒尺寸的分布是焊接件的主要微观结构，它决定着焊接件的很多性能。因此，晶粒最终尺寸和晶粒尺寸分布的预测对焊接工程起着很关键的作用。众所周知，焊接件中的晶粒长大是随机的，因此，使用一个确定性的方法来预测焊接件中最终的晶粒尺寸是值得考虑的。本课题利用蒙特卡罗(MC)方法，以C++Buider为运行环境和超纯铁素体不锈钢EB26-1为研究对象，模拟和再现了焊接热影响区晶粒长大的动态过程。通过钨极氨弧焊试验，对焊接热影响区温度场进行分析和研究，建立了焊接热循环曲线。将模拟的焊接热循环曲线与实际焊接热循环曲线进行对比，利用非线性模拟

2、对模拟的焊接热循环曲线进行拟合，得到与实际热循环曲线相接近的焊接热循环曲线。通过焊接热模拟试验，利用回归分析方法确定了晶粒长大指数和激活能等参数，测出不同温度和保温条件下晶粒的大小以及微观组织的分布。运用MC法模拟了晶粒长大的动力学过程及材料微观组织拓扑学上的变化;建立了单纯晶粒长大的平均晶粒尺寸d与蒙特卡罗步之间的关系，并将其生长过程做成了flash动画。模拟结果与实验结果相吻合，符合晶粒生长的动力学过程。在单纯晶粒长大模型的基础上，使用焊接工艺的实际参数和回归分析，引入焊接热循环，建立了焊接热影响区(HAD晶粒长大的动力学模型。以可视化界面C++Buider为运行平台，运用面向对象的方法

3、，找出活动者在系统中的各种功能。然后根据功能定义出系统所需要的类，比较准确地可视化地模拟出了焊接热影响区的晶粒结构、微观组织的演变过程以及晶粒尺寸的分布情况;成功地模拟了超纯铁素体E1326-1焊接热影响区中有温度梯度存在的热钉扎现象对晶粒长大的影响以及不同地焊接热输入、峰值温度和保温时间下晶粒的长大现象。模拟结果与实验相吻合。针对焊接参数、焊接热输入、峰值温度、热郑州大学工学院硕士毕业论文钉扎现象、温度梯度对焊接热影响区晶粒长大的各种影响的模拟图，发现焊接热影响区中的铁素体晶粒度与下列参数存在很大地关系:焊接HAZ的温度梯度越大，距熔合线越远，热输入越小，热钉扎参数越大焊接HAZ粗晶区的铁

4、素体晶粒尺寸越小。关键词:超纯铁素体不锈钢，焊接热影响区，晶粒长大，蒙特卡罗模拟郑州大学工学院硕士毕业论文MicrostructuralSimulationofGrainGrowthinHeatAffectedZoneofWeldmentAbstractAveragegrainsizeandgrainsizedistributioninHAZisthedominantmicrostructuralfeaturesofweldment.Suchfeaturesmaygovernmanypropertiesoftheweldment,suchasstrength,ductility,toughn

5、ess,corrosionresistanceandsoforth.Accordingly,predictionofthefinalgrainsizeandgraindistributioniscrucialtoaweldingengineer.Thenatureofgraingrowthintheweldmentisknowntobestochastic.Hence,usingadeterministicmethodforpredictingthefinalgrainsizeofweldmentshouldbereconsideredUnderthebackgroundofC++Buide

6、r,Thegraingrowthprocessandkineticsofultra-pureferritestainlesssteel(EB26-1)wassimulatedbyusingMonteCarlo(MC)method.ThetemperaturefieldinweldingHAZwasstudiedandanalyzed,Weldingheatcurvewassetupbyargon-shieldedtungstenarcweldingexperiment.Thesimulatedweldingheatcyclecurvewascomparedwiththepracticewel

7、dingheatcurve.Theweldingheatcyclecurvewhichwasneartothepracticewasavailablebynon-linedquasianalog.parametersofTheindexofgraingrowthandactivationenergyweredeterminedbyregressionanalysis.Grainsizeanddistribut