60Si2CrA球磨钢球斜轧成形与等温淬火建模仿真研究
发布时间：2022-07-03 12:47
球磨钢球是矿山、建材、煤炭等工业部门不可缺少的重要产品。与传统铸造和锻造工艺相比,利用斜轧工艺生产球磨钢球具有质量好、成本低、生产效率高、能耗低等优势。球磨钢球一般是成形后淬火+低温回火,获得具有高硬度的回火马氏体组织,但是使用中常常出现钢球破碎问题。本课题通过研究,提出通过斜轧后在线等温淬火工艺可以生产出具有马氏体/下贝氏体复相组织的球磨钢球,以提高球磨钢球硬度和韧性的匹配,提高耐磨性,降低服役中的破球率。本课题围绕60Si2CrA钢斜轧成形与等温淬火过程的组织演变相关的关键技术展开研究。进行了非等温奥氏体化热模拟实验,基于内变量法建立了包括奥氏体孕育期和奥氏体转变期的60Si2CrA钢非等温奥氏体动力学模型。基于连续冷却实验和金相确定了 60Si2CrA钢的CCT图,CCT图中有铁素体、珠光体和马氏体区,未出现贝氏体区,说明连续冷却无法得到贝氏体。借鉴所建立的奥氏体动力学模型,建立了奥氏体连续冷却动力学模型,分析了不同冷速下的内变量演变规律。在膨胀仪DIL805A上进行了贝氏体等温热模拟实验,基于贝氏体切变理论和内变量方法,引入正则化贝氏体铁素体形核半径,建立了贝氏体等温转变动力学...
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
2.1 球磨钢球成形技术研究现状
2.1.1 球磨钢球生产工艺
2.1.2 钢球斜轧成形工艺研究现状
2.2 金属热成形微观组织演变建模发展现状
2.3 等温淬火工艺与贝氏体/马氏体复相组织研究现状
2.4 金属热处理与建模方法研究现状
2.4.1 金属奥氏体化研究现状
2.4.2 金属淬火过程中相变的研究现状
2.4.3 60Si2Cr相变研究现状
2.5 课题意义与研究内容
2.5.1 课题提出与意义
2.5.2 课题研究内容
3 基于内变量法的60Si2CrA钢相变建模
3.1 非等温奥氏体化动力学模型
3.1.1 奥氏体化热模拟实验
3.1.2 非等温奥氏体化动力学方程
3.1.3 模型参数求解与验证讨论
3.1.4 奥氏体化模型的应用
3.2 奥氏体连续冷却动力学模型
3.2.1 奥氏体连续冷却热模拟实验与CCT图
3.2.2 奥氏体连续冷却动力学方程
3.2.3 模型校准与验证
3.3 贝氏体等温转变动力学模型
3.3.1 贝氏体等温热模拟实验
3.3.2 贝氏体等温转变动力学方程
3.3.3 模型验证与分析
3.3.4 预应变对贝氏体等温相变的影响
3.4 本章小结
4 基于位错密度的60Si2CrA钢微观组织演变建模
4.1 高温压缩热模拟实验
4.2 微观组织演化模型
4.2.1 正则化位错密度演变
4.2.2 再结晶体积分数演变
4.2.3 平均晶粒尺寸演变
4.2.4 模型参数求解
4.3 微观组织模型验证与讨论
4.3.1 模型验证
4.3.2 内变量演变分析
4.4 本章小结
5 60Si2CrA球磨钢球斜轧成形与微观组织演变
5.1 微观组织子程序二次开发
5.2 球磨钢球斜轧有限元模型
5.3 斜轧有限元模型的实验验证
5.4 球磨钢球斜轧过程微观组织演变规律
5.5 本章小结
6 球磨钢球轧后热处理相变规律研究
6.1 DEFORM相变模型二次开发
6.2 轧后热处理有限元模型
6.3 热处理有限元模型实验验证
6.4 热处理过程中微观组织演变规律
6.5 本章小结
7 基于响应面法的球磨钢球轧后热处理工艺参数多目标优化
7.1 模拟实验设计
7.2 响应面模型的建立与验证分析
7.2.1 贝氏体分数标准差的响应面模型与分析
7.2.2 贝氏体分数平均值的响应面模型与分析
7.3 多目标工艺参数的优化与验证分析
7.4 本章小结
8 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]大锻件锻造过程中的综合换热系数研究[J]. 高鑫洲,岳峰丽,徐斌,何兴. 锻压技术. 2017(12)
[2]Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相高强钢的研究进展[J]. 高古辉,桂晓露,谭谆礼,白秉哲. 材料导报. 2017(21)
[3]芯棒直径对楔横轧5Cr21Mn9Ni4N空心气门壁厚均匀性的影响规律[J]. 闫向哲,刘晋平,纪宏超,王宝雨,郑振华,李姿. 工程科学学报. 2017(02)
[4]60Si2CrVAT弹簧钢高温拉伸变形行为研究[J]. 雷磊,梁益龙,杨明,姜云,龙绍檑. 材料导报. 2016(18)
[5]60Si2CrVAT钢短时淬火后亚稳奥氏体等温转变动力学[J]. 姜云,梁益龙,徐石桂,范航京,胡君杰. 材料热处理学报. 2016(03)
[6]60Si2CrA的淬透性及低温回火温度对组织性能的影响[J]. 陈涛,吴春京,赵爱民,樊红亮,李晓刚,姚舜. 热加工工艺. 2016(04)
[7]显微组织对球磨机钢球磨损量的影响[J]. 张达富,刘锦燕,陈义. 金属热处理. 2016(01)
[8]钢球斜轧成形的金属流动规律[J]. 郑振华,王宝雨,胡正寰. 工程科学学报. 2015(06)
[9]基于位错密度理论的Q550D钢动态软化及加工硬化行为[J]. 董洪波,余新平,章威. 塑性工程学报. 2015(03)
[10]Finite element analysis of deformation characteristics in cold helical rolling of bearing steel-balls[J]. 曹强,华林,钱东升. Journal of Central South University. 2015(04)
博士论文
[1]G55SiMoV钢等温淬火工艺及其组织、性能研究[D]. 田磊.山东大学 2014
[2]55SiMnMo中空钢孔型轧制及冷却过程数值模拟与试验研究[D]. 闫涛.燕山大学 2014
[3]合金钢表面纳米贝氏体化的组织和性能研究[D]. 张朋.燕山大学 2012
硕士论文
[1]60Si2CrVAT弹簧钢热变形及动态再结晶行为研究[D]. 周秋月.江苏大学 2016
[2]淬火-分配工艺对超级贝氏体组织相变影响的研究[D]. 郭明阳.长春工业大学 2016
[3]球轴承滚动体螺旋孔型斜轧宏微观变形与损伤行为研究[D]. 曹强.武汉理工大学 2015
[4]热处理工艺对耐磨钢球组织和性能的影响[D]. 苌雪茜.河北工业大学 2015
[5]钢中超级贝氏体组织形态与性能的研究[D]. 张翠翠.长春工业大学 2014
[6]典型件控冷过程综合换热及其应用[D]. 李红娟.燕山大学 2013
[7]结构钢的CCT曲线与TTT曲线的关系[D]. 龙松朋.河南科技大学 2013
[8]65Mn锯片用钢热轧工艺研究[D]. 柳松.河北联合大学 2012
[9]二辊钢球斜轧机轧辊孔型设计及成形过程数值模拟[D]. 雷永婷.燕山大学 2011
[10]低合金含硅高碳钢低温贝氏体的组织和力学性能[D]. 李喜月.燕山大学 2006
本文编号：3654877
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
2.1 球磨钢球成形技术研究现状
2.1.1 球磨钢球生产工艺
2.1.2 钢球斜轧成形工艺研究现状
2.2 金属热成形微观组织演变建模发展现状
2.3 等温淬火工艺与贝氏体/马氏体复相组织研究现状
2.4 金属热处理与建模方法研究现状
2.4.1 金属奥氏体化研究现状
2.4.2 金属淬火过程中相变的研究现状
2.4.3 60Si2Cr相变研究现状
2.5 课题意义与研究内容
2.5.1 课题提出与意义
2.5.2 课题研究内容
3 基于内变量法的60Si2CrA钢相变建模
3.1 非等温奥氏体化动力学模型
3.1.1 奥氏体化热模拟实验
3.1.2 非等温奥氏体化动力学方程
3.1.3 模型参数求解与验证讨论
3.1.4 奥氏体化模型的应用
3.2 奥氏体连续冷却动力学模型
3.2.1 奥氏体连续冷却热模拟实验与CCT图
3.2.2 奥氏体连续冷却动力学方程
3.2.3 模型校准与验证
3.3 贝氏体等温转变动力学模型
3.3.1 贝氏体等温热模拟实验
3.3.2 贝氏体等温转变动力学方程
3.3.3 模型验证与分析
3.3.4 预应变对贝氏体等温相变的影响
3.4 本章小结
4 基于位错密度的60Si2CrA钢微观组织演变建模
4.1 高温压缩热模拟实验
4.2 微观组织演化模型
4.2.1 正则化位错密度演变
4.2.2 再结晶体积分数演变
4.2.3 平均晶粒尺寸演变
4.2.4 模型参数求解
4.3 微观组织模型验证与讨论
4.3.1 模型验证
4.3.2 内变量演变分析
4.4 本章小结
5 60Si2CrA球磨钢球斜轧成形与微观组织演变
5.1 微观组织子程序二次开发
5.2 球磨钢球斜轧有限元模型
5.3 斜轧有限元模型的实验验证
5.4 球磨钢球斜轧过程微观组织演变规律
5.5 本章小结
6 球磨钢球轧后热处理相变规律研究
6.1 DEFORM相变模型二次开发
6.2 轧后热处理有限元模型
6.3 热处理有限元模型实验验证
6.4 热处理过程中微观组织演变规律
6.5 本章小结
7 基于响应面法的球磨钢球轧后热处理工艺参数多目标优化
7.1 模拟实验设计
7.2 响应面模型的建立与验证分析
7.2.1 贝氏体分数标准差的响应面模型与分析
7.2.2 贝氏体分数平均值的响应面模型与分析
7.3 多目标工艺参数的优化与验证分析
7.4 本章小结
8 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]大锻件锻造过程中的综合换热系数研究[J]. 高鑫洲,岳峰丽,徐斌,何兴. 锻压技术. 2017(12)
[2]Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相高强钢的研究进展[J]. 高古辉,桂晓露,谭谆礼,白秉哲. 材料导报. 2017(21)
[3]芯棒直径对楔横轧5Cr21Mn9Ni4N空心气门壁厚均匀性的影响规律[J]. 闫向哲,刘晋平,纪宏超,王宝雨,郑振华,李姿. 工程科学学报. 2017(02)
[4]60Si2CrVAT弹簧钢高温拉伸变形行为研究[J]. 雷磊,梁益龙,杨明,姜云,龙绍檑. 材料导报. 2016(18)
[5]60Si2CrVAT钢短时淬火后亚稳奥氏体等温转变动力学[J]. 姜云,梁益龙,徐石桂,范航京,胡君杰. 材料热处理学报. 2016(03)
[6]60Si2CrA的淬透性及低温回火温度对组织性能的影响[J]. 陈涛,吴春京,赵爱民,樊红亮,李晓刚,姚舜. 热加工工艺. 2016(04)
[7]显微组织对球磨机钢球磨损量的影响[J]. 张达富,刘锦燕,陈义. 金属热处理. 2016(01)
[8]钢球斜轧成形的金属流动规律[J]. 郑振华,王宝雨,胡正寰. 工程科学学报. 2015(06)
[9]基于位错密度理论的Q550D钢动态软化及加工硬化行为[J]. 董洪波,余新平,章威. 塑性工程学报. 2015(03)
[10]Finite element analysis of deformation characteristics in cold helical rolling of bearing steel-balls[J]. 曹强,华林,钱东升. Journal of Central South University. 2015(04)
博士论文
[1]G55SiMoV钢等温淬火工艺及其组织、性能研究[D]. 田磊.山东大学 2014
[2]55SiMnMo中空钢孔型轧制及冷却过程数值模拟与试验研究[D]. 闫涛.燕山大学 2014
[3]合金钢表面纳米贝氏体化的组织和性能研究[D]. 张朋.燕山大学 2012
硕士论文
[1]60Si2CrVAT弹簧钢热变形及动态再结晶行为研究[D]. 周秋月.江苏大学 2016
[2]淬火-分配工艺对超级贝氏体组织相变影响的研究[D]. 郭明阳.长春工业大学 2016
[3]球轴承滚动体螺旋孔型斜轧宏微观变形与损伤行为研究[D]. 曹强.武汉理工大学 2015
[4]热处理工艺对耐磨钢球组织和性能的影响[D]. 苌雪茜.河北工业大学 2015
[5]钢中超级贝氏体组织形态与性能的研究[D]. 张翠翠.长春工业大学 2014
[6]典型件控冷过程综合换热及其应用[D]. 李红娟.燕山大学 2013
[7]结构钢的CCT曲线与TTT曲线的关系[D]. 龙松朋.河南科技大学 2013
[8]65Mn锯片用钢热轧工艺研究[D]. 柳松.河北联合大学 2012
[9]二辊钢球斜轧机轧辊孔型设计及成形过程数值模拟[D]. 雷永婷.燕山大学 2011
[10]低合金含硅高碳钢低温贝氏体的组织和力学性能[D]. 李喜月.燕山大学 2006
本文编号：3654877
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3654877.html
