径向锻造铸态42CrMo钢轴的组织研究

摘要

锻造技术被广泛运用于机械、航空航天、矿山、建筑等领域，是冶金生产的一项重要技术。目前，锻造技术已发展到了机械自动化锻造阶段。机械自动化锻造方法有自由锻造和模具锻造，径向锻造属于自由锻，具有表面质量好、机械加工余量少、尺寸精度高及净成形等诸多优点。通过查阅相关文献，关于径向锻造组织研究方面比较少，因此，本文对径向锻造铸态42CrMo钢轴进行组织研究，以探索其中的规律。
　　本文主要从物理模拟试验和有限元模拟对铸态42CrMo钢进行研究。通过物理模拟试验获得的数据，建立该材料的流变应力模型和再结晶模型。利用Deform-3D有限元模拟软件对不同锻打条件下径向锻造铸态42CrMo钢轴进行数值模拟。首先通过热模拟压缩试验对该材料进行单道次压缩试验，获得压缩试验的数据，研究该材料的流变应力行为，得出Zener-Hollomon参数，建立流变应力本构方程、动态再结晶百分比模型和热加工图。然后通过金相实验对该材料进行定量分析，测得不同变形条件下铸态42CrMo钢的平均晶粒尺寸，研究不同条件下平均晶粒尺寸的大小，借助Zener-Hollomon参数建立该材料的动态再结晶晶粒尺寸模型。最后通过Deform-3D软件进行单道次压缩模拟和径向锻造模拟。单道次压缩模拟方案与热模拟压缩试验方案相同，获得的模拟结果与金相实验结果相对比，验证所建立动态再结晶模型的准确性。使用验证后的模型进行径向锻造钢轴数值模拟，研究不同拉打速度和压下量条件下对锻件的组织再结晶晶粒分布规律的影响。通过对铸态42CrMo钢轴的径向锻造模拟得出：相同直径下的锻件，当拉打速度一定时，锻件内部动态再结晶层厚度随着压下量的增大而增大；当压下量一定时，锻件内部动态再结晶层厚度随着拉打速度的增大而减小。

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 径向锻造概述

1.3 相关领域的研究现状

1.4 课题研究意义和主要内容

1.5 本章小结

第2章 铸态42CrMo钢流变应力研究

2.1 热模拟压缩试验

2.2 金属热变形时流变应力的特征

2.3 真应力-真应变曲线

2.4 Zener-Hollomon参数的确定

2.5 加工图理论

2.6 加工图分析

2.7 本章小结

第3章 铸态42CrMo钢动态再结晶动力学研究

3.1 金相试验

3.2 金相试验结果

3.3 动态再结晶晶粒尺寸模型系数

3.4 动态再结晶百分数模型系数

3.5 圆柱压缩数值模拟与验证

3.6 本章小结

第4章 铸态42CrMo钢轴的径向锻造数值模拟

4.1 径向锻造原理与工艺

4.2 径向锻造数值模拟

4.3 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果