細化晶粒可以同時提高鋼的強度和韌塑性。超細晶粒鋼是在不降低材料其它性能和基本不增加生產成本的前提下，通過控制冶煉和軋制工藝，使晶粒細化，從而使其強度明顯提高。超細粒鋼因具有超細、超潔凈、超均勻、高強和高韌特性，其焊接性必然不同于傳統鋼鐵材料的，從而引起一個突出問題，即在焊接時，超細晶粒和組織會重新長大，從而使焊接接頭的強度下降圈。如何解決這一難題，成為研究超細晶粒鋼實際應用的關鍵。為此，對800MPa超細晶粒鋼在不同熱輸人量下焊接接頭的熱循環過程進行了有限元分析并進行了試驗驗證，期望得到合理的焊接工藝用以指導實際焊接。
      試驗材料為800MPa超細晶粒低合金高強度鋼，其化學成分(質量分數%)為0.054C，0.2251，1.84Mn，0.013P，0.03lAI，0.06Ti，0.054Nb，0.003V，0.27Mo，<0.0035，其尺寸為150mmx70x4，焊接方法為無填充材料的非熔化極氣體保護電弧焊對接。1#-6#試樣的焊接工藝參數如表所示，焊接熱輸入量計算時電弧功率的有效利用率為0.65。
      在距焊縫起始部位80mm處取樣，試樣用體積分數4%HNO3酒精溶液腐蝕，使用MM-6型光學顯微鏡觀察焊接接頭顯微組織。
      熱源模型的選取是否恰當，對瞬態焊接溫度場的計算精度，特別是在靠近熱源的地方有很大的影響。實踐證明，對于常用的焊接方法如手工電弧焊、鎢極氫弧焊采用高斯分布的函數就可以得到滿意的結果。這里，也采用高斯分布的熱源模型。
      焊接過程中，焊件局部迅速加熱到很高的溫度，溫度變化十分劇烈，因此必須考慮材料的物理性能參數隨溫度的變化。焊接過程中存在兩類相變：一類是固態相變，即材料顯微組織的轉變，另一類是固液相變，即材料的熔化和凝固。材料在發生相變時，會吸收或釋放一定的熱能，所以在計算焊接溫度場時，必須考慮相變潛熱的問題。一般情況下，固態相變潛熱比固液相變潛熱小得多，通常可將其忽略。處理固液相變潛熱時采用比熱突變法，當溫度達到熔點時，比熱容突然升高到2000·kg·℃。
      焊接過程是一個快速且不均勻的加熱過程，在焊縫附近溫度分布梯度變化很大。因此，劃分網格時，在焊縫及其附近的區域用加密的網格，在遠離焊縫的區域，能量傳遞緩慢，溫度分布梯度變化相對較小，采用相對稀疏的單元網格。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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