Рассмотрены оборудование и методики физического моделирования и исследования процессов структурообразования, происходящих при термомеханической обработке стали: роста зерна аустенита при нагреве, деформационного упрочнения при горячей деформации, сопровождаемого процессами термического разупрочнения – возвратом и динамической и статической рекристаллизацией, выделения карбонитридов микролегирующих элементов, фазовых превращений при контролируемом охлаждении. Описаны методики и результаты экспериментального исследования возникновения температурных интервалов хрупкости стали (ТИХ) и зависимостей характеристик ТИХ от параметров обработки металла при непрерывной разливке. Рассмотрен метод определения предельных значений критерия разрушения Кокрофта-Латама и их изменения по ходу горячей деформации стали. Показано, что предельные значения критериев разрушения определяются структурой металла и изменяются по ходу термомеханической обработки. Рассмотрены методы термомеханической обработки для получения нанокристаллической и ультрамелкозернистой структуры, в том числе многоэтапная горячая деформация в аустенитном структурном состоянии в сочетании с термоциклированием, горячей деформацией в температурном интервале фазовых превращений, деформационно-стимулированное фазовое превращение (DIFT). Описаны методы моделирования температурных режимов сварки и возникновения зон термического влияния. Представлены примеры решения тепловой и деформационной задач при помощи метода конечных элементов. Отмечается, что методы компьютерного инжиниринга и создание цифровых двойников промышленных технологий позволяют решить множество производственных задач, в том числе обеспечить разработку технологий изготовления сталей с заданными параметрами структуры и комплексом механических свойств, выполнить анализ причин разрушения и скорректировать производственные технологии для предохранения от разрушения. Предназначено для студентов магистратуры и аспирантов, обучающихся по программам обучения «Металлургия» и «Материаловедение».

• Оглавление
• 1. ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
• 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА И МЕТОДИКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
• 2.1. Оборудование для физического моделирования и исследования структуры
• 2.2. Методики физического моделирования
• 2.2.1. Исследование сопротивления деформации металлов в зависимости от температуры, степени и скорости деформации
• 2.2.2. Моделирование термического разупрочнения
• 2.2.3. Моделирование многостадийной пластической деформации
• 2.2.4. Результаты физического моделирования изменений пластичности при многостадийной горячей прокатке
• 2.3. Исследование высокотемпературной пластичности и температурного интервалахрупкости сталей
• 2.4. Изучение температур начала выделениякарбонитридов и фазовых превращений
• 2.5. Исследование кинетики фазовых превращений при распаде аустенита
• 2.5.1. Краткая характеристика структур, формирующихся в результате распада аустенита
• 2.5.2. Методика исследования фазовых превращений
• 2.6. Определение предельных значений критериев разрушения
• 3. НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ МЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ
• 3.1. Деформационные принципы формирования нанокристаллической и мелкозернистой структуры
• 3.2. Моделирование формирования нанокристаллической структуры
• 3.2.1. Измельчение зерна трехстадийной деформацией в аустенитной области
• 3.2.2. Измельчение зерна трехстадийной деформацией в аустенитной области и в межкритическом интервалетемператур
• 3.2.3. Измельчение зерна путем пластической деформации, совмещенной с термоциклированием
• 3.2.4. Измельчение зерна трехстадийной деформацией в аустенитной области, в межкритическом интервалетемператур и окончательной деформации при 700÷400 °С
• 3.2.5. Анализ формирования структуры методом EBSD
• 3.2.6. Тестирование механических свойств материалов с субмикронной и нанокристаллической структурой
• 3.3. Альтернативные методы получения сверхмелкозернисой структуры
• 3.3.1. Деформация аустенита непосредственно перед фазовыми превращениями или «пластичность, инициированная фазовым превращением (DIFT)
• 3.3.2. Исследование формирования структуры при прокатке в температурном диапазоне фазовых превращений
• 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ
• 4.1. Моделирование температурных сварочных циклов и исследование качества сварных швов
• 4.2. Моделирование контактной сварки
• 5. РЕШЕНИЕ ТЕМПЕТАТУРНО-ДЕФОРМАЦИОННЫХ ЗАДАЧ
• 5.1. Постановка температурно-деформационной задачи прокатки с использованием метода конечных элементов в программе Deform-3D
• 6.2. Расчеты температурного режима прокатки
• 6.2.1. Изменение температуры от металла во время транспортировки от печей до вертикального окалиноломателя
• 5.2.2. Изменение температуры металла при прокатке в черно-вой группе клетей
• 5.2.3. Изменение температуры металла во время транспортировки по промежуточному рольганг
• 5.2.4. Изменение температуры металла при прокатке в чистовой группе клетей
• 5.3. Моделирование напряженно-деформированного состояния
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• Список литературы