调质钢相变动力学的研究

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1、东北大学博士荦住敞摘要本文以调质钢的热处理过程相变动力学为研究方向，研究内容和主要结果如下：(1)对热处理过程中楣变动力学基本理论做了综述，对常用的相变动力学模型进行了对比分析和简要评述。指出相变动力学应用的广泛性、重要性和发展趋势。简单地说，相变动力学就是研究相变的开始和过程，模型是用来描述相变的过程。随着对已有材料的潜力挖掘和对新材料的不断开发，需要更准确地控制相变的进程，包括相变的种类、相变起始温度、相变速率、相变结束温度、相变量的多少等，以获得最佳的组织，得到所需要的优良的性能。对相变动力学还要不断探索，包括对现有模型的改进和研发新模型。(

2、动分析了奥氏体晶粒度(AGS)和奥氏体化时间对贝氏体相变动力学的影响。奥氏体化温度比奥氏体化时间对AGs的影响更明显。奥氏体晶粒越大，奥氏体起始反应温度晟越高，而反应结束温度研基本不变。随AGS增加，贝氏体转变速率降低。转变速率随贝氏体体积百分数的变化呈快速增加、缓慢减小和快速降低三个明显的变化阶段。产生这种现象的原因主要是温度降低、碳的扩散和合金元素的作用等造成。在相同的温度下奥氏体化时间越长，马升高越明显。AIN等析出相的弥散分布对贝氏体相变动力学，尤其是贝氏体开始转变温度产生很大影响。(3)研究了奥氏体晶粒度对马氏体相变动力学的影响。马氏体相

3、变动力学除受晶粒度的影响外，还受AIN、TiC等弥散分布的析出相影响。研究了在不超过相应温度下奥氏体强度的单向应力作用下马氏体相变动力学变化，对相交塑性及相变塑性动力学进行了分析。给出了相变塑性系数，对TRIP(TransformationInducedPlasticity)现象的研究及热处理过程的数值模拟等具有借鉴作用。(4)对生成铁素体、贝氏体、马氏体等多相产物的转变过程进行了分析。不同的奥氏体化温度对先析出的铁素体产生影响，奥氏体晶粒度对整个转变过程都有影响，先析出相对随后析出相的动力学都产生不同的影响．为进一步研究双相钢和包括TRIP钢在内

4、的多相钢中组织演化动力学提供了方法。’(5)研究了包括加热速率在内的马氏体回火转交过程。因为回火速度对析出相种类、析出温度会产生影响，进而对钢的韧性可能会产生影响。结果表明，在较高温度下回火时(600℃)，试样收缩量的90％发生在加热阶段，尽管加热速率很高。对不同回火过程的加热速度对析出相种类、析出温度的变化做了分析。计算了各回火条件下的回火x参数及其动力学曲线，清晰展示出它们随回火时间的连续变化曲线。利用回火曲线和回火方程可以实现不同回火条件时(如加热速度、回火温度等)回火温度、回火时间之间的东北大学博士学位论文摘要互换，以及评定钢的回火稳定性、

5、预测钢的力学性能、制定更好的回火工艺等。旧阐述了热处理过程的数值模拟方法，指出了存在的问题和发展趋势。采用ANSYS有限元分析软件，对齿轮的淬火过程进行了模拟。相变动力学模型是模拟的重要组成，模型是否与实际热处理过程相符直接关系到模拟结果是否可靠。计算中采用了金属一热一力学场耦合的方法，所选参数考虑到相变潜热等影响因素。可以计算淬火过程中任意时刻的温度场、应力／应变场、组织场等。可以展示任意时刻齿轮断面上相变应变、相变塑性应变(Ⅱt口效应)和位移分布。对温度的计算结果与实际测量结果接近。热处理过程的数值模拟对选择更合理的热处理工艺，产生有利的应力分

6、布，减小不均匀变形，延长零件的使用寿命等具有重要的现实意义。本文对涉及到钢的组织演化、热处理过程数值模拟分析及其它涉及到相变动力学分析计算等方面研究能够起到积极的促进作用。关键词：调质钢，热处理，相变动力学，数值模拟，温度场，应力／应变场，组织场。StudyOnTransformationKineticsofquenchedandtemperedsteelsThisdissertationfocusesonphasetransformationkineticsduringheattl曩lfanelltprocessofquenchedandtemp

7、eredsteels．11坞maincontentsandresults躺aSfollows：(1)Reviewshavebeenmadeonfundamentaltheoriesoftransformationkineticsduringheattreatment．Sometransformationkineticsmodelsincommon般arecompared,analysedandcommented．Theuniversality,fimdamentalityanddevelopingtrendsofkineticsa砖pointedo

8、ut．Inbrie￡themaintaskoftransformationkineticsistostudythes缸an