Численное моделирование и прогнозирование микроструктуры металла сварных швов при сварке высокопрочных сталей (Обзор)

Abstract

Проведен анализ современного состояния проблем численного моделирования и прогнозирования микроструктуры металла сварных швов ВПНЛ сталей. Проанализированы современные подходы к компьютерному моделированию микроструктуры сварного шва с точки зрения прогнозирования микроструктуры и свойств металла швов с учетом влияния на них неметаллических включений. Рассмотрены общие положения проблемы моделирования процесса образования и развития неметаллических включений в металле сварного шва. Рассмотрен термодинамический подход к прогнозированию микроструктуры металла шва и его недостатки. Выполнен анализ особенностей моделирования процесса кристаллизации металла в сварочной ванне. Отмечены теоретические модели роста дендрита по Иванцову, KGT-теории; описаны ограничения аналитического моделирования. Проведен критический анализ численных моделей дендритной кристаллизации. Сделан вывод, что наиболее адекватных и экспериментально обоснованных результатов моделирования роста дендритов с учетом влияния неметаллических включений стоит ожидать от метода клеточных автоматов, который необходимо модифицировать с учетом возможностей аналитических и численных моделей. Такой подход сопряжен с вычислительной простотой и отсутствием необходимости определения ряда физических констант для реальных материалов.