2.25Cr1Mo0.25V钢变形过程中缺陷控制的模拟研究

摘要

随着科技、经济的快速发展，电力、化工、造船、军工等工业装备不断趋向于大型化、高性能，因而关键大锻件所需钢锭也越来越大。大锻件通常的工作条件差，载荷大，安全可靠性要求高，因此质量要求也极为严格。可是，随着钢锭尺寸的不断增加，疏松、缩孔的缺陷也更为严重，这种凝晶缺陷的存在破坏了金属的连续性，容易使锻件内部形成应力集中与裂纹等。因此，研究疏松的压实，探索疏松压实效果的条件，提高锻件的致密性，将有助于提升锻件的质量，如安全可靠性。
　　为了全面研究锻件内部的疏松缺陷在锻造过程中的变化，本文运用数值模拟与物理模拟相结合的方法，应用有限元软件DEFORM建立模型进行数值模拟，通过应力三维度，罗德系数及空穴扩张比研究锻件内部各个区域的力学行为;然后用物理模拟实验去验证，本文试验材料2.25Cr(1)Mo0.25V钢取自于二重的240吨大型钢锭芯部，此处疏松应最为严重，如若压实此处疏松，则其他部位将能得到致密性的结构，为了更符合实际，按照锻造主变形工序进行试验，并且采用当前cus系列的超声波探伤仪进行检测工件，确定材料内部的疏松缺陷的位置;通过先前的数值模拟和锻造试验对比，验证所提出结论的正确性。本文的主要研究内容及结论如下:
　　(1)在单工步镦粗高径比为1.5的情况下，压下量为30％时，心部的应力三维度的值为负值，处于三向压应力状态，罗德系数为正值，处于压缩类变形，将有利于缺陷的闭合或者锻合。当压下量到达40％时，侧表面的应力三维度为正值，处于拉应力状态，而罗德系数为负值，是伸长类变形，且空穴扩张比的值为0.563，较大，将有进一步扩大疏松缺陷的趋势;
　　(2)在单工步拔长时，砧宽比W/H为0.8和料宽比B/H为1情况下，拔长时的双面压下量为20％时，在砧子下面心部没有不会出现横向拉应力，此处处于压应力状态，且处于压缩类变形，将有利于疏松缺陷的闭合或锻合。
　　(3)经过多次的墩、拔数值模拟，在前面研究单工步镦粗、拔长的基础上，研究连镦连拔，心部经过两墩两拔时，心部的应变较大，且是压缩类应变，应力三维度的值为负值，是处于压应力状态，此区域将有利于疏松缺陷的闭合。通过物理试验得出了经过连镦连拔之后，坯料中心部位的疏松已压实，且随着锻比的增大，晶粒的变化更加均匀。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 选题的依据和意义

1．1．1 选题的依据

1．1．2 选题的意义

1．2 国内外大锻件研究现状与展望

1．2．1 国内大锻件生产技术水平的进展

1．2．2 国外大锻件生产技术水平的进展

1．2．3 数值模拟与物理模拟技术的进步

1．3 论文研究的主要内容

第二章 单工步镦粗有限元数值模拟的研究

2．1 镦粗有限元模型的建立

2．2 模拟结果分析

2．2．1 应变分析

2．2．2 平均应力分析

2．2．3 应力三维度的分析

2．2．4 罗德系数的分析

2．2．5 空穴扩张比的分析

2．2．6 损伤的分析

2．3 本章小结

第三章 单工步拔长有限元数值模拟的研究

3．1 拔长有限元模型的建立

3．2 模拟结果分析

3．2．1 应力三维度的分析

3．2．2 罗德系数分析

3．2．3 空穴扩张比的分析

3．2．4 轴向应力的分析

3．2．5 损伤的分析

3．3 本章小结

第四章 连镦连拔有限元数值模拟的研究

4．1 建立有限元模型

4．2 模拟结果分析

4．2．1 镦粗数值模拟的分析

4．2．2 拔长数值模拟的分析

4．3 本章小结

第五章 冶金缺陷物理试验与研究

5．1 试验目的

5．2 试验材料及设备

5．2．1 试验材料

5．2．2 试验设备

5．3．试验方案

5．3．1 单工步镦粗试验

5．3．2 一镦一拔试验

5．3．3 两镦一拔试验

5．3．4 两镦两拔试验

5．4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

在校学习期间发表的论文