超低碳细晶贝氏体钢TMCP工艺组织演变模型研究

组织演变模型可以描述钢材变形过程中的物理现象, 实现加工过程精确化和定量化控制，达到优化工艺和成分的目的。以超低碳贝氏体钢为研究对象，在热模拟实验机上模拟热机械控制工艺（TMCP），得到细化的贝氏体组织。研究热变过程奥氏体组织演变及贝氏体相变行为，构建组织演变的数学模型，并结合有限元、神经网络等方法模拟预报热变形过程的组织演变过程及贝氏体相变组织。主要研究内容有：(1) 综合分析热变形时材料软化、碳氮化物析出等影响因素，建立奥氏体演变的数学模型，再结晶动力学及析出动力学模型；(2) 将热机耦合弹塑性有限元模型与组织演变模型耦合起来，准确反应热变形过程中热、形变以及组织的相互作用；(3) 利用电子背散射衍射显微技术来确定细晶贝氏体钢组织的晶界特征和晶粒尺寸；(4) 通过构建神经元网络模型，把形变奥氏体组织及主要影响因素与贝氏体晶粒关联起来，得到高精度的贝氏体相变模型。

根据项目申报书的研究计划，按时完成了所有研究内容，达到研究目标和预期成果。主要的研究工作及结论如下：.（1）冶炼了超低碳贝氏体钢，在Gleeble 热模拟实验机上进行了热变形及控制冷却实验，对奥氏体的热变形及相变规律进行了研究。通过应力- 应变曲线研究了动态再结晶规律，并采用硬化率- 应变(θ-ε) 曲线较精确地确定了动态再结晶的临界条件和峰值应力应变；利用Avrami 方程和应力应变曲线建立了动态再结晶动力学模型；通过线性回归分析计算出变形激活能,获得了低碳贝氏体钢高温条件下的流变应力本构方程。.（2）通过应力松弛实验研究了低碳贝氏体钢在不同工艺条件下析出行为，得到了不同变形量、不同变形速率下的析出动力学曲线。同时，根据实验结果，确定了所研究钢种的析出动力学方程的参数，并计算了析出开始时间。.（3）通过热模拟实验与金相实验建立了低碳贝氏体钢热变形过程的组织演变模型，此模型充分考虑了动态回复、位错密度以及形核率等因素对动态再结晶的影响。在DEFORM-3D软件平台上，使用元胞自动机模型模拟组织的变化，模拟结果与实验结果吻合的较好。.（4）通过控制变形温度、弛豫时间和冷却速度得到各种条件下的贝氏体组织，利用金相显微镜和扫描电镜（SEM）观测组织形貌，并测算贝氏体晶粒度。结合实验数据和神经网络知识，建立了具有BP 算法的人工神经网络，训练结束后的神经网络即成为低碳贝氏体钢组织预测模型。误差分析表明，该神经网络模型具有较高的精度，可用于指导低碳贝氏体钢热加工工艺的制定。. 主要的科研成果：（1）发表学术论文14篇，其中国际刊物6篇，国内核心刊物8篇。SCI检索1篇，EI检索12篇，ISTP检索4篇。.（2）培养硕士研究生5名，3人已毕业，校优秀论文1人。