波纹轨腰钢轨的力学性能和显微组织研究

波纹轨腰钢轨是在波纹腹板H型钢的基础上提出的。建立了普通钢轨和波纹轨腰钢轨的有限元模型,用ANSYS/LS-DYNA软件比较了波纹轨腰钢轨和普通钢轨的动力学性能。并在材料实验机上进行了波纹轨腰钢轨的静力学实验。通过动态模拟和静力学实验均表明波纹轨腰钢轨的力学性能优于普通钢轨。对波纹轨腰钢轨和普通轨进行显微组织观测分析,波纹轨腰钢轨的显微组织与之相差不大。由此得出,波纹轨腰钢轨的力学性能优越的原因在于其特殊的结构形式。     

H型钢轧后冷却对热应力的影响

轧后H型钢控制冷却能够改善钢材的组织状态,提高强度,改善钢材的综合力学性能和使用性能。根据实际生产,采用合理的热边界条件,建立了H型钢控制冷却的三维有限元模型。设计了四种控制冷却方案,采用喷雾冷却方式进行冷却。利用有限元软件ANSYS/Multiphysics对H型钢在冷却时的瞬态温度场和应力场进行了数值模拟。通过分析温度场与应力场之间的关系,得出H型钢轧后冷却过程中的断面温差是产生残余热应力的主要原因。     

高氮奥氏体钢的塑性加工变形特性研究进展

在钢铁材料中加入一定量的氮元素所制备的高氮钢往往具有优异的力学性能和化学性能.自从氮元素被视为有益元素大量加入钢铁材料中以来,人们对高氮钢的研究主要集中在以下几点:(1)氮元素可以有效替代镍元素来扩大奥氏体相区,提高钢中奥氏体的稳定性;(2)提高材料的可加工性/成形性,使强塑性协调;(3)第二相析出对材料的强化以及失稳的影响,高氮马氏体钢沉淀硬化等.高氮奥氏体钢优良的综合性能在很大程度上取决于氮元素以固溶态存在于奥氏体FCC结构的八面体间隙中,但是高氮钢在热处理过程中,氮、碳元素往往会和材料中的其他合金元素形成第二相析出物,而多数析出产物对高氮钢的热加工性能有着较大的负面影响.为此,人们探索了大量工艺手段并加以改善,涉及第二相析出的探究、热变形模拟实验以及实验室热轧工艺探究,取得了丰硕成果.氮在钢中短程有序排布和降低层错能的特点,使高氮奥氏体钢具有较高的加工硬化指数.同时,高氮奥氏体钢具有常规奥氏体钢不常见的韧脆转变行为,韧脆转变温度随氮含量的增加而升高,极易导致高氮奥氏体钢在冷加工时处于脆性区域.针对这一问题,研究者提出了各种解决办法以及相应的理论解释,但各种说法各具特色,争议较大,有待进一步研究.本文归纳了高氮奥氏体钢的塑性加工变形特性,分别介绍了高氮钢的定义、氮元素在钢中的作用以及第二相析出对高氮奥氏体钢热变形的影响,并综述了相关热加工变形研究进展,分析了高氮奥氏体钢冷变形所面临的问题及改善方式,以期为后续的高氮奥氏体钢塑性加工研究提供参考.     

H型钢轧制规程对端部舌形的影响

在轧制过程中,由于H型钢腹板和翼缘的延伸不均匀,出现了"端部舌形"。在目前的实际生产中,端部舌形过大,切损严重,造成了极大的浪费。为了减小H型钢端部舌形长度,结合实验与现场生产的实际情况,建立合理的有限元模型,模拟热轧H型钢的万能轧制变形过程。根据模拟结果,分析端部变形的特点及金属的流动状况,并分析端部舌形的成因。通过优化轧制规程,减小H型钢端部舌形的长度。在万能轧机上进行轧制H型钢的实验。通过实验验证,优化后的轧制规程有效地减小了H型钢端部舌形的长度,因此可以减小H型钢端部的切损量,提高金属所得率。     

齿型辊辊型曲线对波纹轨腰钢轨轧制力的影响

波纹轨腰钢轨是一种特殊的钢轨结构。轧制波纹轨腰钢轨的水平辊由于其外形接近于直齿齿轮而被称为齿型辊。齿型辊的辊型曲线对波纹轨腰的轧制成品质量、成形过程及轧制力均有较大的影响。设计了轧制波纹轨腰的齿型辊辊型曲线,建立了波纹轨腰钢轨轧制的有限元模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了波纹轨腰钢轨的轧制过程。在相同压下量和轧制速度条件下,比较了波纹轨腰钢轨轧制时,实验用辊型曲线和设计辊型曲线轧制力的大小。根据分析结果,设计辊型曲线的轧制力明显小于实验辊型曲线的轧制力。因此,优化辊型曲线从而减小轧制力是必要的。     

H型钢腹板和翼缘均匀延伸研究

H型钢腹板和翼缘在不同的变形区内变形,容易造成腹板和翼缘的不均匀变形。为了保证腹板和翼缘的均匀延伸,传统的方法是使翼缘的压下率比腹板的压下率大3%~5%,往往会出现波浪或裂纹。用实验的方法,改变翼缘和腹板延伸比,保证腹板和翼缘均匀延伸,因而提高了H型钢的轧制质量。并提出了推荐的轧制规程,为实际生产制定轧制规程提供依据。     

冷却工艺对Q235H型钢组织及力学性能的影响

对热轧后的大型H型钢进行了控制冷却,利用轧后的余热进行淬火自回火。研究了H型钢翼缘和腹板的不均匀淬火以及余热淬火对其组织和力学性能的影响。通过控制淬火时的喷雾冷却流量降低了翼缘和腹板部分的自回火温度差,减少翼缘和腹板应力差值。以Q235材质H型钢进行实验,分析其显微组织及力学性能。结果显示,晶粒细化使翼缘的屈服强度较空冷提高50 MPa左右,翼缘和腹板部应力不均有所改善。     

波纹轨腰钢轨的变形特点分析

基于有限元软件ANSYS/LS-DYNY,模拟了波纹轨腰钢轨的轧制过程。分析轧制波纹轨腰钢轨时,咬入条件、变形区、伸长系数、前后滑区等与轧制普通钢轨的不同。通过其轧制变形特点的分析,找出轧制波纹轨腰钢轨轧制力大的原因。结果表明,轧制波纹轨腰钢轨时,只要轧件与齿型辊接触,就能保证咬入;轧制形变区的存在对金属起到了预变形的作用,同时也是轧制力较大的原因;为了保证波纹轨腰轨头和轨底的均匀伸长,应使轨腰的总体伸长系数与轨头和轨底的伸长系数一致。     

H型钢轧制过程中的微观组织研究

利用DEFORM-3D软件中Microstructure模块对H型钢腹板、翼缘以及他们连接处的3个点进行了微观组织模拟,并通过实验进行了验证。结果表明,腹板处位错密度大,晶粒最细小。在同一点处,变形中要比道次间的位错密度大,晶粒小。晶粒大小的模拟结果与实验结果一致。