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热加工过程中微观组织演变的计算机模拟是近年来本学科研究领域的热点之一。在锻造过程中,材料锻后冷却过程的微观组织演变及最终的微观组织,不仅决定锻件的机械性能,还对制定合理的热处理工艺具有指导作用。
在材料学领域,蒙特卡罗(MonteCarlo,MC)和元胞自动机(CellularAutomata,CA)方法在显微组织形态及其演变规律的模拟上体现出了特有的优越性,尤其对于晶粒长大和相变过程。
本文联合使用了MC和CA方法,结合金属学的基本原理,模拟了5CrNiMo热作模具钢锻后冷却过程中奥氏体晶粒长大和奥氏体至铁素体相变过程。采用MATLAB6.5软件为开发平台,结合C语言编程完成模拟软件的开发。软件可以实现5CrNiMo钢锻后冷却过程中发生的奥氏体晶粒长大及奥氏体至铁素体相变过程的动态演示,模拟结果直观,并可以定量计算晶粒尺寸的变化,从而实现对锻后冷却过程中不同温度下的组织形态和晶粒尺寸的预测。本文将模拟过程与实际的锻造工艺结合起来,研究了锻后冷却过程中组织演变的影响因素,软件还可以实现在不同的终锻温度和冷却速率下奥氏体晶粒长大和奥氏体至铁素体相变过程进行模拟,通过对模拟结果的分析,得出了奥氏体及铁素体晶粒尺寸随终锻温度和冷却速率的变化情况,可以达到优化工艺参数的目的。
通过对5CrNiMo钢锻后冷却过程中不同温度下的组织、晶粒尺寸计算等实验结果分析,并与模拟结果进行比较,模拟结果与实验结果相吻合,符合奥氏体晶粒长大和奥氏体至铁素体相变过程,验证了模拟软件的正确性与可靠性。