角钢的控冷机理及工艺研究

摘要

角钢作为简单断面且经济高效型钢的一种，在国民经济发展中占据重要地位，被广泛应用于建筑和工程等各个方面。　　实验材料选用低合金高强度角钢，通过Gleeble-3500热模拟试验机测定试验钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线，并运用DEFORM有限元分析软件对其轧后控制冷却过程中的温度场分布进行模拟，最后通过冲击实验分析研究其控冷后的力学性能。具体的结论如下：　　从试验钢的CCT曲线上可以得出，随着冷却速度的逐渐增加，组织也随之发生变化，较低冷速时的组织为多边形铁素体、准多边形铁素体及少量的珠光体组织，随着冷速增加，组织转变为窄长条状密集分布的贝氏体铁素体，较高冷速时的硬度也有明显的增大。　　结合模拟温度场分布状况及现场生产布置，对不同位置及喷水密度进行优化分配，通过控冷后最高温度、最低温度及最大温差的结果，确定最佳的控冷方案是Wa=6.2L/m2·s，Wb=5L/m2·s，Wc=4.2L/m2·s，Wd=3.2L/m2·s，总时间为30s，最大温差48℃，大大提升角钢冷却速度并实现控冷过程中温度场的均匀分布。　　通过对最优控冷方案的物理模拟，获得角钢不同部位的冲击韧性。冲击实验结果、断口显微分析以及金相检测分析表明：试样通过控制冷却后，冲击功在230J~290J的范围内的试样中出现的板条状的贝氏体铁素体组织趋向无规则交错分布，且其尺寸细小并互相交织咬合的分布状态，增加了裂纹的扩展路径，有效阻碍裂纹在其中的扩展，冲击功得到大幅升高。

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引言

第1章 绪论

1.1角钢简介

1.2控制冷却简介

1.3国内外控制冷却的发展概况

1.4控制冷却的过程及方式

1.5课题研究的主要内容

第2章 相变动力学曲线及温度场研究的理论基础

2.1相变动力学曲线

2.2温度场理论

2.3本章小结

第3章 试验钢CCT曲线的测定与分析

3.1试验材料

3.2实验方法

3.3实验结果与分析

3.4本章小结

第4章 角钢轧后控制冷却温度场模拟

4.1温度场数值模拟工具简介

4.2角钢有限元模型的建立

4.3网格的划分

4.4角钢冷却过程中对流换热系数的确定

4.5温度场数值模拟的结果与分析

4.6本章小结

第5章 角钢控制冷却后组织分布及力学性能分析

5.1冲击韧性试验

5.2冲击断口的分析

5.3断口组织分析

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢

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