基于环件热辗扩成形的铸态42CrMo钢高温热导率测算

针对环件热辗扩成形中所用铸态42CrMo钢,利用JMatPro软件模拟出该材料在高温下(500～1200℃)热导率随温度变化曲线,并通过激光热导仪实际测量铸态42CrMo钢在相同温度范围8个测温点(每100℃设置一个测温点)的热导率数据,利用Origin软件拟合出相应曲线,通过两者曲线对比,得到最贴近真实的铸态42CrMo钢高温热导率曲线,为后续辗环工艺的数值模拟提供可靠的工艺参数和材料模型.     

伞齿轮铸辗复合成形中的热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机,对20CrMnTi钢伞齿轮进行了变形温度为850～1150℃、应变速率为0. 01～5 s~(-1)的热压缩试验,研究了变形温度和应变速率对20CrMnTi钢动态再结晶行为的影响,建立了20CrMnTi钢动态再结晶模型。结果表明:不同变形温度和应变速率下,20CrMnTi钢的动态再结晶体积分数曲线都大体呈"S"型,即初始阶段动态再结晶体积分数增加速度较快,而在到达某一临界值时增加速度变小;较高的变形温度和较小的应变速率更加有利于20CrMnTi钢发生动态再结晶。通过动态再结晶模型可以确定20CrMnTi钢发生动态再结晶的条件,从而可以通过控制变形温度和应变速率使20CrMnTi钢在变形区域发生充分再结晶,实现细化晶粒、均匀组织和提高成形性的目的。     

压下量对铸态42CrMo钢动态再结晶的影响研究

运用刚粘塑性有限元Deform软件和热力耦合方法对铸态42CrMo钢热压缩过程中动态再结晶行为进行了研究,得到了热压缩过程中动态再结晶百分数分布规律.模拟发现再结晶晶粒细化区主要分布在心部大变形区和接触边缘区域,鼓部外圈仍为粗晶区.通过金相观察法验证了模拟的正确性.     

铸态42CrMo钢的高温塑性变形特性

利用Gleeble 1500D热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s-1、变形温度为1000~1150℃、变形量为60%的条件下对铸态42Cr Mo钢的高温塑性变形特性进行了研究。结果表明,材料的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;试验钢的峰值应力激活能Q=325.63 k J/mol,稳态应力激活能Q=271.84 k J/mol;变形过程中动态再结晶晶粒平均尺寸随温度的增大而增大,随应变速率的增大而减小,其自然对数与Zener-Hollomon参数的自然对数成线性关系。     

铸态42CrMo钢热压缩本构模型的建立

以Gleeble- 1500热物理模拟试验为基础,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.通过线性回归确定了铸态42CrMo钢的应变硬化指数以及形变激活能,结合试验数据拟合了铸态42CrMo钢在高温条件下的流变应力本构方程.     

环件铸辗复合成形工艺中毛坯尺寸的确定方法

毛坯尺寸设计作为大型环件径轴向辗扩工艺中的重要环节,直接影响着辗扩过程的稳定实现及工件的成形质量.本文对环件铸辗复合成形新工艺中毛坯尺寸的确定进行了研究,获得了辗扩比、毛坯内径分别与环件锻件内径的关系;结果表明：通过给定任一环件尺寸,该方法能快速而准确地获得辗扩比的值和毛坯内径的值,具有设计效率高、准确可靠的优点,在适用于大型特大型环件的生产方面优势明显;同时,本文的设计方法为环件铸辗复合成形新工艺中辗扩过程的稳定实现及辗扩工艺参数的优化设计提供了科学合理的依据.     

驱动辊转速对铸态42CrMo钢环件热辗轧微观组织的影响规律

环形铸柸微观组织的演变规律及合理控制是环类零件铸辗复合成形新技术发展面临的主要瓶颈问题.驱动辊转速是影响铸坯材料再结晶行为及组织状态的关键因素之一.本文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo铸坯环件热辗轧的宏微观有限元模型,模拟揭示了环形铸坯材料的动态再结晶行为,阐明了驱动辊转速对再结晶晶粒尺寸及其分布的影响规律与机制.结果表明:铸坯材料动态再结晶百分数在环件内、外层高而使晶粒细化,而在环件中间层低导致粗品;驱动辊转速增大,铸坯材料动态再结晶百分数增加,轧制环件的平均晶粒尺寸减小;驱动辊转速对平均晶粒尺寸分布的均匀性影响不大.     

42CrMo钢热变形行为及热加工图研究

使用Gleeble-3800热模拟机对42CrMo钢在变形温度为1 123～1 223 K,变形速率为0.1～10 s^-1下进行热压缩实验,研究了其热变形行为,构建了42CrMo钢的本构方程;通过对材料常数(α,n,Q和ln A)的分析,得到了流动应力的预测模型;绘制了42CrMo钢的热加工图,得到最优热加工工艺区间。结果表明：材料对温度、应变速率敏感,其流变应力随着变形温度增加和应变速率降低而减小。流动应力预测模型预测精度为0.987,42CrMo钢最优工艺范围为：变形温度1 140～1 223 K,应变速率0.1～1.5 s^-1。本研究可对42CrMo钢热变形加工工艺制定提供指导。     

形变温度对42CrMo钢塑性成形与动态再结晶的影响

以热物理模拟试验为基础,得到42CrMo钢发生动态再结晶的数学模型。采用热-力耦合的弹塑性有限元法对42CrMo钢圆柱试样的热变形过程进行了数值模拟,讨论了形变温度对42CrMo钢塑性成形与动态再结晶的影响。模拟结果表明,热变形过程中,试样各部位变形不均,心部的等效应变最大,变形不均匀性在950℃附近达到最大值;试样各部位的等效应力大小分布不均,其最大值在低温时一般出现在心部与粘着区/自由变形区的交界处,高温时一般出现在粘着区;动态再结晶分数随着形变温度升高而增大,当形变温度较低、压下量较大时也会发生较大程度的动态再结晶;试样各部位的动态再结晶晶粒大小分步不均,再结晶晶粒随形变温度升高而迅速粗化。     

42CrMo钢等离子氮碳共渗厚化合物层工艺及组织性能

研究了42CrMo钢等离子氮碳共渗过程中CO2体积分数、温度、气压对化合物层厚度的影响,并对最佳工艺参数的组织和性能进行了分析。结果表明,42CrMo钢最佳等离子氮碳共渗工艺参数为:N2∶H2=1∶1,CO2体积分数3%,气压500 Pa,温度560℃,时间2 h,2%RE(稀土元素)。处理后化合物层主要由γ’-Fe4N和FeC两相组成,硬度、抗磨损性显著提高。     

热变形对42CrMo钢奥氏体晶粒尺寸影响的试验研究

采用热压缩试验与有限元模拟相结合的方法,研究42CrMo钢热加工过程中临界变形、多道次压下、道次间隔时间和完全再结晶后的保温时间对奥氏体晶粒长大的影响规律。结果显示,在热变形过程中,增大道次压下量,缩短道次间隔时间,有利于晶粒细化。在热变形的最后工序中,应尽量避免容易引起晶粒粗大的临界变形;热变形完成后,应尽量缩短保温时间,防止再结晶后的晶粒异常长大;在1050℃温度附近,42CrMo钢的保温时间不应超过30min。     

42CrMo钢动态CCT曲线及组织转变

采用膨胀测量法并结合金相-硬度法测定了42CrMo钢的动态连续冷却转变曲线(CCT曲线)及组织演变。结果表明,在较低冷却速度下显微组织由铁素体、珠光体和贝氏体组成,冷却速度范围为0.2～1℃/s时,随着冷速的增加,铁素体和珠光体组织逐渐减少直至消失,当冷速增加到1℃/s时,转变组织主要由贝氏体构成。冷却速度≥3℃/s时,显微组织中开始生成马氏体,并在冷却速度≥10℃/s完全转变为马氏体组织。研究还认为马氏体组织的生成是由于大的冷速和大的变形量共同作用的结果。     

42CrMo钢在不同温度下单向拉伸的流变特征

对42CrMo调质钢在-150～700℃区间进行拉伸试验,发现在一定应变条件下出现应力突然增大的"应力台阶"现象,"应力台阶"的高度与试验温度存在一定关系。随着温度提高,流变应力及强度均降低,但是在0～250℃区间出现应力平台。流变应力随温度的变化与位错同固溶原子之间的交互作用有关。在低温条件下,钢的断裂方式以解理为主,随着温度提高逐渐过渡到韧窝断裂。     

稀土对42CrMo钢等离子体氮碳共渗组织及性能的影响

在渗剂中添加稀土,在42CrMo钢表面进行了等离子体氮碳共渗试验,并对渗层的组织形貌、显微硬度及接触疲劳强度进行了测试和分析,研究了稀土对等离子体氮碳共渗层的影响.结果表明,稀土在短时间内的催渗效果优于长时间,本次试验以低于8 h的效果最为明显;稀土有细化晶粒,使渗层组织结合得更加致密的效果,还可提高次表层的显微硬度和接触疲劳强度.     

42CrMo连铸辊裂纹原因分析

通过宏观及微观分析对250 mm的42CrMo钢连铸辊的开裂原因进行分析。结果表明,铸造缺陷、非金属夹杂物含量较多,调质处理温度过高、保温时间较长,以致形成粗大珠光体和大量的魏氏组织,是造成连铸辊开裂的主要原因。另外,存在应力集中,机加工应力过大也导致了连铸辊的开裂。     

42CrMo钢螺栓断裂分析

42CrMo钢的B7M螺栓在使用过程中发生了断裂。为了探索断裂原因,应用光电直读光谱仪、光学显微镜、扫描电子显微镜对该螺栓断裂处进行了化学成分、宏观、微观等分析。结果表明,螺栓的化学成分符合产品技术要求,螺栓断裂主要是由于原材料棒中存在中心碳偏析以及严重夹杂物所致。     

42CrMo钢加热过程中的奥氏体晶粒尺寸演变

通过金相试验方法测定42CrMo钢在890～930℃下保温10～240 min后的晶粒尺寸.结果表明,42CrMo钢在加热到试验温度 890～930℃时已经完全奥氏体化,保温过程中的晶粒生长属于正常生长;加热温度对晶粒尺寸的影响较大,保温时间对晶粒尺寸的影响较小;随保温时间的延长晶粒生长缓慢,晶粒尺寸与保温时间满足指数...