D406A鋼焊接構(gòu)件梯度場熱處理過程的數(shù)值模擬及晶粒細化.pdf

1、本文采用有限元法對D406A筒形焊接構(gòu)件梯度場熱處理中溫度場和應力場的分布和演變規(guī)律進行了模擬計算,并根據(jù)試驗條件設(shè)計并驗證了D406A板材焊接構(gòu)件的溫度梯度,在梯度場熱處理條件進行了循環(huán)熱處理細化焊接接頭組織晶粒實驗,分析了熱處理工藝、細化效果及機理。
　　通過建立 D406A筒形焊接構(gòu)件梯度場熱處理的有限元模型,發(fā)現(xiàn)在熱處理過程中,溫度沿工件軸向呈現(xiàn)梯度分布,焊縫和熱影響區(qū)可達到相變溫度以上。應力沿軸向呈梯度分布;焊縫處的應力

2、值大于基體,當冷卻至室溫時,焊縫處的軸向殘余應力為壓應力狀態(tài),值為46.9MPa,基體軸向殘余應力為拉應力狀態(tài),最大值為16.9MPa;冷卻結(jié)束時,徑向位移沿焊縫對稱分布,焊縫中心處位移最大,為0.76mm;工件軸向變形均是伸長,最終伸長量為0.5mm。
　　通過對梯度場熱處理的重要工藝參數(shù)加熱面積的研究表明,增加局部加熱區(qū)的面積,可以增大發(fā)生相變的區(qū)域,同時可以有效減小殘余應力和抑制殘余變形。
　　本文又針對實際試驗需求,

3、通過加入循環(huán)冷卻水的條件設(shè)計了符合要求的溫度梯度,與用梯度場熱處理爐得到的實驗結(jié)果進行對照,計算結(jié)果與實驗結(jié)果基本符合。
　　通過在梯度場熱處理條件下的循環(huán)熱處理細化晶粒實驗表明,在加熱溫度920℃、保溫時間10min的工藝下進行等溫α?γ循環(huán)相變,經(jīng)3-5次循環(huán)后,晶粒得到明顯細化,焊縫區(qū)由柱狀組織細化為6級的等軸晶,熱影響區(qū)由3-7級細化到7-10級,晶粒尺寸為10-26μm。而在等溫循環(huán)熱處理細化晶粒的基礎(chǔ)上提出了變溫循環(huán)熱