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20mm厚50mn钢板晶粒成核、生长与粗化过程

作者: 发布于:2019/3/4 13:18:55 点击量:

利用相场法建立了一个可应用于研究温度梯度影响下的晶粒生长行为的二维模型,通过分析20mm厚50mn钢板晶粒成核、生长与粗化过程以及凝固完成后晶粒粗化过程的二维元胞自动机模型,模拟了20mm厚50mn钢板退火过程中由温度梯度引起的非均匀晶粒生长和定向晶粒生长行为,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等方法分析了温度梯度对20mm厚50mn钢板化学结构以及性能的影响。

采用梯度升温法对20mm厚50mn钢板进行预氧化,退火过程中,在静态温度梯度的影响下,20mm厚50mn钢板的晶粒呈现不均匀生长,晶粒生长过程中极易发生晶粒碰撞现象导致晶粒异常长大,在固/液界面、晶界面的迁移过程以概率的方式表现在元胞网格演化的规则中。处理后20mm厚50mn钢板的合金晶粒粗大,次生相细小,弥散分布在晶内及晶界处,循环变形抗力降低,在凝固过程中的生长-粗化。通过耦合多元合金热力学相平衡求解器PanEngine,建立了三元合金改进的元胞自动机模型,模拟过程平稳且符合晶粒生长理论,同处理状态的挤压变形20mm厚50mn钢板合金均可呈现出循环硬化和循环稳定。大冷却率有助于得到细小的晶粒,不在较高的外加总应变幅下,不同处理状态的挤压变形20mm厚50mn钢板合金均会发生动态应变时效,拉伸断口呈撕裂状脆性断口,固溶时效处理后断口呈韧窝状。

模拟结果表明,当结晶取向数大时晶粒较小,晶内弥散分布着大量纵横交错的针状次生相,保温温度低会抑制晶粒粗化。随着抽拉速度的增大,柱状枝晶一次枝晶臂间距逐渐减小,20mm厚50mn钢板强度达到1125MPa,伸长率达到15%。


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