材料加工工程論文：P91鋼厚壁管立式擠壓工藝模擬研究

1、【中文摘要】P91大口徑厚壁無縫鋼管是核電設(shè)備和火力發(fā)電設(shè)備使用的關(guān)鍵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件。目前，立式擠壓是生產(chǎn)此類特殊性能鋼管的最優(yōu)工藝方法。國外對該項(xiàng)工藝技術(shù)嚴(yán)密圭寸鎖，國內(nèi)尚未開展系統(tǒng)研究。本文針對P91鋼厚壁管立式擠壓工藝進(jìn)行了模擬研究。本文采用Gleeble.3500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)對P91合金鋼進(jìn)行了單向熱壓縮變形實(shí)驗(yàn),得到了P91合金鋼的高溫流動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線,結(jié)合金相分析研究了變形溫度和應(yīng)變速率對P91合金鋼流動(dòng)應(yīng)力和奧氏體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的影響規(guī)律：隨著變形溫度升高和應(yīng)變速率降低，流動(dòng)應(yīng)力減小，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶造成的軟化效果顯著。高溫低應(yīng)變速率使再結(jié)晶晶粒尺寸增大，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程更加充分；應(yīng)變速率越低

2、，變形溫度對再結(jié)晶晶粒尺寸的影響越大，變形溫度越高、，應(yīng)變速率對再結(jié)晶晶粒尺寸的影響越大?；贏vrami方程，通過統(tǒng)計(jì)回歸首次得到了P91合金鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶數(shù)學(xué)模型。將該模型集成到Deform數(shù)值模擬軟件中對動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程進(jìn)行數(shù)值模擬，對比模擬結(jié)果與實(shí)測值，二者吻合良好。說明P91合金鋼動(dòng)態(tài)再結(jié)晶數(shù)學(xué)模型的正確性，能夠應(yīng)用于該鋼種熱成形的組織預(yù)測。本文采用數(shù)值模擬與坯料溫降工藝試驗(yàn)相結(jié)合的方法對比得到了擠壓坯【英文摘要】P91seamlesstubewithlargediameterandthickwallisthekeycomponentofnuclearpowerequipmentand

3、steampowerplant.Atpresent,verticalextrusionisaperfectprocesstoproducesuchspecialtube.Thetechnologyisblockadedbyforeigncountries.Thereisnosystematicresearchforitindomestic.TheverticalextrusionprocessforP91thickwallsteeltubeissimulatedinthispaper.Gleeble-3500thermalsimulationmachineisusedtoconductone-

4、dimensionhotcompressionofP91.Thehightemper.【關(guān)鍵詞】P91立式擠壓動(dòng)態(tài)再結(jié)晶數(shù)值模擬縮比擠壓【英文關(guān)鍵詞】P91verticalextrusiondynamicrecrystallizationnumericalsimulationscale-downextrusion【目錄】P91鋼厚壁管立式擠壓工藝模擬研究摘要5-6ABSTRACTS第一章引言10-191.1課題研究背景及意義10-121.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析12-131.3金屬熱變形過程中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶13-161.3.1金屬材料熱加工伴隨的軟化機(jī)制131.3.2動(dòng)態(tài)軟化機(jī)制13-151.3.3

5、動(dòng)態(tài)組織變化過程的定量描述15-161.3.4動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程的數(shù)值模擬161.3.5原奧氏體晶粒的研究161.4立式擠壓模具及潤滑工藝16-171.5本文的研究內(nèi)容及技術(shù)路線17-19第二章P91合金鋼的熱模擬實(shí)驗(yàn)研究19-322.1P91合金鋼的熱模擬實(shí)驗(yàn)19-232.1.1熱模擬實(shí)驗(yàn)條件與方案19-212.1.2熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析21-232.2變形參數(shù)對組織的影響規(guī)律23-302.2.1金相實(shí)驗(yàn)條件與方案23-262.2.2金相實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析26-302.2.2.1金相實(shí)驗(yàn)腐蝕方案26-272.2.2.2變形參數(shù)對組織的影響規(guī)律27-302.3小結(jié)30-32第三章P91合金鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)

6、晶數(shù)學(xué)模型32-493.1P91合金鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶數(shù)學(xué)模型32-393.1.1變形激活能Q值測定與Z因子32-343.1.2動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型34-363.1.3動(dòng)態(tài)再結(jié)晶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型36-383.1.4動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型38-393.2單向熱壓縮動(dòng)態(tài)組織演化的數(shù)值模擬39- 473.2.1材料模型建立403.2.2模擬參數(shù)與方案40- 433.2.3模擬結(jié)果與分析43-453.2.3.1等效應(yīng)變分布433.2.3.2平均晶粒尺寸分布43-453.2.4實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果對比45-473.4小結(jié)47-49第四章立式擠壓工藝的數(shù)值模擬49-594.1坯料潤滑階段的熱量損失49-534.1.1坯料在空氣中的溫降工藝試驗(yàn)49-514.1.1.1試驗(yàn)條件與方案49-504.1.1.2試驗(yàn)結(jié)果與分析50-514.1.2針對工藝試驗(yàn)的數(shù)值模擬51-534.1.2.1模擬參數(shù)與方案51-524.1.2.2模擬結(jié)果與分析52-534.1.3坯料潤滑階段的溫度變化534.2縮比擠壓工藝的數(shù)值模擬53-584.2.1凹模型腔設(shè)計(jì)54-554.2.2模擬參數(shù)與方案55-564.2.3模擬結(jié)果與分析56-574.2.4復(fù)合潤滑方案的摩擦系數(shù)57-584.4小結(jié)58-59第五章立式擠壓工藝的試驗(yàn)研究59-785.1縮比擠丿模具與潤滑工藝59-645.1.1