300M钢热处理晶粒度变化的实验研究及数值模拟

摘要

起落架是飞机起飞、着陆系统的关键部件，要承受很大的载荷和强烈的冲击，直接关系到飞机和乘员的安全。现今大多数飞机起落架都采用300M钢锻造成形，存在易出现低倍粗晶组织等缺陷，需要热处理来达到要求的组织与晶粒度。研究热处理各因素对晶粒的影响显得尤为重要。
　　本文结合对温度场热传导方程、组织场相变动力学和应力场热弹塑性应力应变本构关系的研究，建立了三场的数学模型，且综合考虑了黑度系数非线性、相变潜热和换热系数的选定等因素。通过冷却实验数据与计算机模拟数据的结合，采用逼近法得到了300M钢黑度系数与温度关系。
　　基于上述理论基础及参数，运用Deform有限元软件对起落架热处理过程进行模拟，获得了起落架重要节点的温度、组织和应力变化情况，得到了完整优化的热处理工艺。通过相同热处理工艺处理的试样组织与模拟结果进行对比，验证了模拟结果的正确性。
　　根据正交试验结果，获得了加热速度、加热温度、保温时间、冷却速度四个因素对晶粒的影响程度，并进一步分析了上述四因素以及加热制度对晶粒度的影响规律。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 300M钢简介及研究现状

1.3 起落架大型锻件的热处理

1.4 热处理数值模拟

1.5 本文的研究目标及主要内容

第2章 热处理模拟计算理论

2.1 温度场的计算

2.2 组织场的计算

2.3 应力场的数值模拟

2.4 本章小结

第3章 300M钢热物性参数的确定

3.1 热力学参数对温度场的影响分析

3.2 等效热参数的定义

3.3 测定等效热参数的实验方案

3.4 本章小结

第4章 起落架热处理过程模拟与分析

4.1 材料参数

4.2 几何模型与网格划分

4.3 工艺设计

4.4 锻件加热制度研究的模拟参数设定

4.5 热处理工艺的有限元数值模拟

4.6 最终热处理的模拟结果分析

4.7 物理模拟验证

4.8 本章小结

第5章 各因素对晶粒的影响

5.1 试验材料及其制备方法

5.2 正交试验

5.3 加热速度对奥氏体晶粒度的影响

5.4 加热温度对奥氏体晶粒度的影响

5.5 保温时间对奥氏体晶粒度的影响

5.6 冷却方式对奥氏体晶粒度的影响

5.7 多次正火对奥氏体晶粒度的影响

5.8 起落架热处理方案验证

5.9 本章小结

结论

参考文献

致谢