淬硬模具钢已加工表面变质层的研究

摘要

高强度钢由于较高的承载能力和综合性能而广泛应用于汽车制造、模具及航空航天等领域。高强度钢精密硬态切削工艺具有良好的加工柔性、经济性和环保性，是一种有广阔发展空间的先进加工工艺。高强钢硬态切削过程会在已加工表面和亚表面造成显著的淬火效应，淬火效应的体现指标就是已加工表面形成了变质层，变质层会对工件的使用性能产生较大的影响，因此研究变质层就显得很重要了。
　　针对已加工表面形成的变质层，本文结合材料学科相关知识，利用PCBN刀具切削加工模具钢 Cr12MoV进行切削实验，深入研究模具钢Cr12MoV已加工表面形成的变质层。
　　首先，分析不同热处理方式下的Cr12MoV材料的金相组织结构，确定不同热处理方式下的金相组织结构，然后结合仿真模拟机械加工过程的温升过程，分析温升速率对相变点的影响情况；
　　其次，以 PCBN刀具加工 Cr12MoV模具钢实验为基础，通过测量已加工表面的显微硬度及表面硬度，以白层的厚度及其连续性和变质层的厚度为考察指标，分析切削条件对变质层形成的影响；
　　再次，从研究热力耦合作用出发，结合材料学相关知识，并且建立衍射曲线峰值和硬度的关系曲线，以此为依据将机械加工中的热力耦合作用进行分离；
　　最后，通过 MATLAB数值仿真软件同时结合移动热源的改进模型对Cr12MoV已加工表面温度场分布进行研究，并且根据相变点理论提出一种变质层厚度预测的新方法，然后对已加工表面变质层厚度进行了工艺参数的优化，初步实现淬火效应的可控化。

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第1章 绪论

1.1课题来源与研究的目的和意义

1.2已加工表面变质层的研究现状

1.3论文的研究目标及主要研究内容

第2章 Cr12MoV材料的相变机制

2.1 Cr12MoV材料属性简介

2.2不同热处理工艺下Cr12MoV的金相组织结构研究

2.3切削加工中Cr12MoV相变机制的研究

2.4本章小结

第3章 硬态切削加工中变质层的形成机理

3.1实验设备及方案

3.2切削加工中变质层微观机理分析

3.3切削条件对变质层形成的影响因素分析

3.4变质层厚度及硬度的相关性分析

3.5本章小结

第4章 淬火效应中热力耦合作用的研究

4.1高速切削加工中热力耦合作用的概述

4.2热力耦合作用分离的理论基础

4.3 GCP-硬度曲线的获得

4.4热作用和机械作用对变质层形成的影响研究

4.5本章小结

第5章 变质层厚度的预测建模及工艺参数优化

5.1变质层厚度预测方法介绍

5.2已加工表面温度场分布的研究

5.3变质层厚度的预测建模及参数优化

5.4变质层厚度及硬度的预测界面的建立

5.5验证实验分析优化结果

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及专利

致谢