1Cr13马氏体不锈钢热加工基础研究及锻造工艺模拟

发布时间：2017-04-19 23:03

  本文关键词：1Cr13马氏体不锈钢热加工基础研究及锻造工艺模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国民经济的增长和科学技术的发展，不锈钢在机械行业中得到了广泛应用，尤其是不锈钢的特殊性能被阀门行业广泛应用。在阀门行业中，阀门的主体部分是阀体，其性能要求取决于阀体。本文以某锻造厂锻造的1Cr13马氏体不锈钢材料锻制的阀体为研究对象，由于阀体锻件在锻造过程中出现了分模面处的裂纹及低温冲击韧性较低等一系列缺陷。为解决这些缺陷问题，保证在实际的生产中能锻造出低温冲击韧性合格且没有分模裂纹，本文采用物理实验和数值模拟相结合的方法，对其成形性进行了一系列的研究，主要的研究内容如下： 1、采用Gleeble-1500D热模拟机在850℃~1200℃，应变速率0.005s~(-1)~2.5s~(-1)，应变量为50%下进行压缩试验，得出1Cr13马氏体不锈钢材料的流变应力行为，并结合了Arrhenius本构方程描述了该材料热变形时的流变应力方程：ε=1.157×10~(16)[sinh(0.01025.σ)]~(5.321) exp(-432731.83RT) 同时，在温度900℃~1200℃、应变速率为0.01s~(-1)、0.2s~(-1)、2.5s~(-1)，进行了高温拉伸试验，分析了材料的高温塑性；结合DEFORM-3D模拟软件分别对压缩和拉伸试验进行模拟，分别得出该材料的临界损伤值和材料发生韧性断裂的断裂损伤值及材料空洞萌生损伤值,为制定合理的生产工艺，预防生产和使用过程中锻件产生裂纹提供参考。 2、根据对厂家提供的合格和不合格试样，并对其进行了一系列检测和分析。检测结果表明：使阀体出现缺陷的原因是由于不合理的热处理和材料本身的因素。为使材料的性能满足要求，进行了热处理试验从而得出了合理地热处理方法，，为工厂提供了合理地方案。 3、根据提供的锻件图及相关的资料，分析了锻件的特点与锻造工艺流程，并对其进行了锻件的终锻模具设计和其成形性模拟的研究。针对阀体出现的缺陷，分析了模拟过程中各个场的分布，确定了缺陷出现的原因，为保证锻件的质量提供依据。
【关键词】：1Cr13马氏体不锈钢 热变形行为 高温塑性 损伤值 模锻数值模拟
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG316;TG142.71
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外阀门行业的现状10-11
• 1.3 大型锻件中缺陷的分析11-12
• 1.4 有限元模拟在锻造成形中的应用12-13
• 1.5 金属材料的韧性断裂在塑性成形中的研究现状13-14
• 1.6 不锈钢锻造的现状与发展14-16
• 1.7 选题背景及意义16
• 1.8 本文主要研究内容16-19
• 第二章 1Cr13 马氏体不锈钢的热变形行为的研究19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 热压缩试验19-20
• 2.3 实验结果及分析20-24
• 2.3.1 不同变形温度条件下的流变曲线21-22
• 2.3.2 不同应变速率条件下的流变曲线22-24
• 2.4 本构方程与 Z 参数24-27
• 2.4.1 本构方程的建立24-26
• 2.4.2 Zener-Hollomon 参数26-27
• 2.5 热压缩过程中的临界损伤27-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第三章 1Cr13 不锈钢高温塑性、裂纹的形成与临界损伤的研究31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 实验材料及方法31-32
• 3.3 实验结果及分析32-37
• 3.3.1 应变速率对 1Cr13 马氏体不锈钢塑性的影响33-36
• 3.3.2 变形温度对 1Cr13 马氏体不锈钢塑性的影响36-37
• 3.4 塑性成形件中产生裂纹的原因分析37-43
• 3.4.1 韧性断裂及断裂准则在塑性成形中的应用39-40
• 3.4.2 拉伸过程中的模拟分析及阀值的确定40-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第四章 实际阀体锻造后的性能分析45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 合格试样和不合格试样的金相组织的分析45-46
• 4.3 拉伸试样和冲击试样的断口分析46-48
• 4.3.1 冲击试样的断口分析46-47
• 4.3.2 拉伸试样的断口分析47-48
• 4.4 热处理实验与性能测试48-53
• 4.4.1 马氏体不锈钢的热处理48-50
• 4.4.2 正火温度对组织的影响50-51
• 4.4.3 淬火温度对性能的影响51-52
• 4.4.4 回火温度对性能的影响52-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第五章 阀体锻件模锻过程的数值模拟55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 零件图的分析55-56
• 5.3 锻件设计56-57
• 5.4 锻模模膛设计57-58
• 5.5 锻造过程中参数的确定58-60
• 5.5.1 锻造温度的确定58-59
• 5.5.2 锻模材料的选择59
• 5.5.3 模拟过程中锻锤的参数设置59-60
• 5.6 阀体锻件模锻有限元数值模拟结果的分析60-66
• 5.7 本章小结66-67
• 第六章 结论67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 攻读学位期间发表的学术论文目录75-76

【参考文献】

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本文编号：317325