H型钢控冷过程数值模拟及力学性能研究

作     者：侯福增 

作者单位：辽宁科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘健

授予年度：2014年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：控制冷却 温度场 组织场 应力场 力学性能 

摘      要：H型钢控制冷却是利用轧后余热进行的热处理技术，该技术能够明显的提高钢材的强度及生产综合性能，其工艺稳定，生产成本低，具有很大的发展前途。 本课题以型号为H100×100×6×8(R=10)、材料为Q235的H型钢为研究对象，通过GID软件建立二维模型并进行网格划分，选择合理的边界和热传导条件，利用大型热处理分析软件COSMAP对试件在六个不同控制冷却方案下进行模拟。首先，通过温度场的模拟从中选择出两个最优方案；然后，根据应力场的模拟确定了最佳控冷方案；最后根据这个方案对组织场进行模拟、分析和研究，从而观察各组织的变化，进一步地分析控冷对组织性能的影响。通过扫描电镜对室温的金相组织进行了分析并且对综合力学性能进行了校验，从而获得了金相组织结构和综合力学性能的变化规律，对进一步改善控冷后的综合力学性能提供了参考价值，同时为制定合理的控冷工艺提供了重要的理论依据。根据数值模拟的结果和热轧H型钢的控冷试验的结果，进一步验证了模拟分析值和现场实测值基本相符。 本课题的主要目的是确定控冷整个过程中影响组织变化及其综合力学性能的最优控冷工艺参数。找到了最优控冷工艺为：从初始温度900℃，先空冷5s，然后以10℃/s的冷却速率喷水冷却；本工艺能使H型钢控冷后钢板的综合力学性能及质量较优。因此，本课题不论是在实际生产应用中，还是在理论研究上都具有着非常重要的指导意义。精确预测热处理这一复杂过程中的微观组织、残余应力、变形、硬度等，最终可以实现热处理工艺的节能和低成本设计的效果，为以后充分挖掘钢材的潜力奠定了重要的基础。