基于多尺度建模与响应面法的55NiCrMoV7模具钢调质热处理工艺优化

摘要

目的探究大型55NiCrMoV7模具钢锻件(Φ1000 mm×1700 mm)调质热处理的最优工艺方案。方法建立大型55NiCrMoV7模具钢锻件的宏微观耦合的多尺度有限元模型,基于现场实验测试不同位置温度场和组织场的演化规律验证该模型。模拟研究此锻件在不同淬火与回火工艺下的应力分布、HRC硬度和屈服强度变化。以残余应力均方差、硬度和屈服强度为目标函数,建立淬、回火工艺参数与力学性能之间的回归模型。结合所建立的响应面模型分析与遗传算法,对该模型进行参量约束条件下的多目标优化。结果通过响应面模型分析得出最优工艺范围为:淬火温度为850~910℃,回火温度为400~550℃。多目标优化后得到Pareto最优解集:淬火907.4℃+回火443.1℃、淬火907.4℃+回火411.5℃、淬火903.4℃+回火485.1℃、淬火895.2℃+回火535.8℃和淬火892.1℃+回火507.1℃。结论建立的淬、回火温度对应力均方差、HRC硬度和屈服强度的回归模型,为大型55NiCrMoV7模具钢锻件调质热处理工艺优化提供了理论依据。