超细晶粒钢直流电阻闪光对焊过程数值模拟及接头组织性能预测

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1、北京工业大学博士学位论文超细晶粒钢直流电阻闪光对焊过程数值模拟及接头组织性能预测姓名：王维斌申请学位级别：博士专业：材料加工工程指导教师：史耀武;雷永平20031001北京工业大学工学博士学位论文Carlo(MC)模拟与理论分析相结合的方法，根据EDB模型建立的MC模拟时间与实际时间的联系，利用现有的超细晶粒钢等温实验数据，采用MC模拟技术对超细晶粒钢闪光对焊HAZ的奥氏体晶粒长大进行了研究。分析了焊接HAZ存在的陡峭的温度梯度对奥氏体晶粒长大的影响，模拟了不同焊接规范下奥氏体晶粒的长大，模拟结果与实际焊接接头HAZ的奥氏体晶粒进行了对比分析，晶粒长大结

2、果显示二者基本吻合。模拟结果还表明温度梯度造成的“热钉扎”现象对HAZ晶粒长大有明显的阻碍作用，CGHAZ晶粒的大小与温度梯度的分布具有相同的趋势，并对最终的晶粒大小分布有重要的影响。讨论了焊接HAZ组织演变的过程，分析了闪光焊HAZ各区段的显微组织、显微硬度的变化。以闪光焊接过程中出现的温度场的变化为基础，综合考虑了焊接HAZ奥氏体晶粒大小、冷却速度以及相变动力学对组织和硬度的相互作用，利用MC模拟与闪光对焊过程有限元计算的结果，计算了冷却过程奥氏体扩散反应产物分解，并且进行实验数据标定：在实验数据标定与验证的基础上，计算出奥氏体向铁素体和珠光体转变的

3、体积分数，根据铁索体和珠光体的显微硬度值和其在CGHAZ中的相对含量，对焊接HAZ粗晶区的显微组织和硬度进行预测，最终求得焊接HAZ粗晶区的硬度分布。关键词：超细晶粒钢，直流电阻cj：!j光对焊，有限元模拟，奥氏体晶粒长大HAZ，MonteCarlo(MC)模拟方法，硬度本研究得到国家973项目‘新一代钢铁材料重大基础研究’(G1998061500)的资助ABSTRACTUltrafinegrainsteelisanewkindofsteelwhichisdevelopedonthebasisofTMCP(thermo—mechanicalcontrol

4、process)technology．Thesteelisprovidedwiththecharacteristicsofultrafinegrainandultrapurity,SOtheresulthastheexcellentmechanicalpropertieswithcombinationofstrengthandtoughness．DCflashbuttweldingisakindofsolidjoiningmethodwithhighefficiency．ThemicrocharacteristicsofHAZaffecttheweldj

5、ointsgreatly．Duetotheintrinsicdifferencesbetweenthismethodandthemethodofmeltwelding，studyontheapplianceofflashbuttweldingwithultrafinegrainsteelwillhelptOdrivetheresearchanddevelopmentofnewgenerationsteelmaterials．SimulationofDCflashbuttweldingbycouplingwithelectricity,heat，andme

6、chanicswillbeinstrumentalindesigninganddrawingouttechnicalspecification．FiniteelementmethodwasadoptedinthispapertOresearchontheprocessofthewelding．ThemodelofDCflashbuttweldingwithcouplingwithelectricity,heat，andmechanicswasbuilt．Inadditionthematerialphysicalparametervariationwith

7、temperaturewasconsideredinthemodel．Thecontactresistanceandflashmeltwereconsideredintheelectric·-heatcouplingmodel；rigid-viscoplasticcontactproblemwasalsoconsideredintheheat·mechanicalmodel．Theresultsoftheexperimentsshowthatthemodelsimulatedtheactualprocessbyflashbuttweldingaccura

8、tely．Usingtheelectric—heatcouplingmodelb