环件铸坯辗扩成形热变形行为与组织性能研究

摘要

随着离心铸造和热辗扩技术的发展，环件铸辗成形工艺作为一种节能、高效、环保的新工艺已被提出，同时也对铸态组织细化规律和铸钢热处理工艺提出新的要求。
　　本文首先运用Jmatpro软件模拟得出了铸态42CrMo钢的热物理性能参数建立了材料模型，然后运用Gleeble热模拟实验机对铸态42CrMo钢进行了单道次和双道次压缩实验，结合实验数据建立了流变应力本构模型、动态再结晶模型及静态再结晶模型，将所得模型导入Deform-3D软件模拟了热变形过程中的温度场、应力场和微观组织分布情况。此外，对铸态42CrMo钢的预先热处理工艺进行了研究，制定了正回火参数并进行相应实验，经性能检验满足了实际辗扩前的性能求。主要研究内容和结论有:
　　(1)运用Jmatpro软件模拟出了铸态42CrMo钢热物理性能参数，建立了铸态42CrMo钢的材料模型。
　　(2)在Gleeble-1500热模拟机上对铸态42CrMo钢进行单道次和双道次压缩实验，研究了热压缩变形过程中不同变形速率和形变温度对流变应力的影响规律。通过线性回归等数学方法分别建立了铸态42CrMo钢的流变应力本构模型、动态再结晶模型及静态再结晶模型。
　　(3)对单道次热压缩后试样进行分析得到了铸态42CrMo钢最佳热变形工艺参数，即在1050℃、0.6、5s-1时，平均晶粒尺寸由原来铸态246μm细化到28μm，细化效果最为明显。
　　(4)制定了铸态42CrMo钢预先热处理工艺，即880℃保温9h，出炉风冷250℃，以60℃/h升温至600℃保温8h，炉冷至350℃以下出炉空冷。对正回火试样进行机械性能检验，测得其硬度为257～269HB、抗拉强度σb≈870MPa、屈服强度σs≈685MPa、断面收缩率ψ≈45％、伸长率δ5≈13％和冲击功Akv≈28J，满足了辗扩前的工艺需求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外发展概况

1．2．1 热变形行为研究现状

1．2．2 热变形行为研究趋势

1．3 本课题研究意义和研究内容

1．3．1 立题依据及研究意义

1．3．2 研究内容及技术路线

第二章 铸态42CrMo钢热物理性能计算

2．1 物理模拟方法概况

2．2 Jmatpro软件简介

2．2．1 Jmatpro软件概况

2．2．2 热物理模拟实现

2．3 Jmatpro模拟结果及分析

2．3．1 热物理参数计算

2．3．2 材料模型的建立

2．3．3 相变模拟及分析

2．4 本章小结

第三章 铸态42CrMo钢再结晶模型的建立

3．1 再结晶实验过程

3．1．1 动态再结晶实验

3．1．2 静态再结晶实验

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 动态再结晶实验结果分析与讨论

3．2．2 静态再结晶实验结果分析与讨论

3．3 再结晶模型建立

3．3．1 动态再结晶模型建立

3．3．2 静态再结晶模型建立

3．4 本章小结

第四章 铸态42CrMo钢微观组织数值模拟

4．1 数值模拟模型及算法

4．2 Deform软件模拟实现

4．3 模拟边界及结果讨论

4．3．1 微观组织演变模拟

4．3．2 数值模拟与实验对比

4．3．3 热处理工艺的数值模拟

4．4 本章小结

第五章 铸态42CrMo钢热处理实验与分析

5．1 预先热处理工艺及改进

5．1．1 初始工艺及组织分析

5．1．2 工艺参数的改进

5．2 实验设备及工艺方案

5．2．1 实验设备与使用

5．2．2 改进工艺的制定

5．3 实验结果分析

5．3．1 淬火组织与硬度分析

5．3．2 回火组织与回火方程

5．3．3 机械性能检验

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加项目及发表相关学术论文