M50钢热处理过程残余应力演化与控制

发布时间：2024-01-16 18:52

　　M50钢因其良好的高温硬度及高温接触疲劳性能,成为现阶段航空发动机主轴轴承应用最为广泛的材料。轴承制造过程中,因构件组织不稳定、残余应力释放等造成的形位和精度不稳定问题一直存在,影响着轴承的精度和服役寿命。因此,控制轴承生产工艺中残余应力大小及不稳定相的转变,可以有效提高轴承的精度和服役寿命。目前针对M50钢轴承的生产工艺中残余应力演化的系统研究工作尚不完善,需要系统开展相关工作。随着计算机的发展,热处理过程的数值模拟受到各国热处理界的高度重视,使得借助有限元仿真的手段来进行残余应力的研究成为一种趋势。本课题采用仿真的方式对M50钢轴承零件不同热处理工艺(淬火、回火及稳定化)过程中的残余应力演化进行研究。利用Abaqus有限元软件建立了含有相变子模型的淬火模型,基于实验测得的热物参数和本构参数,模拟了M50钢轴承套圈外环在不同热处理工艺中残余应力形成及演化过程,并探究了不同热处理工艺参数对残余应力演化的影响。淬火模拟结果显示,M50钢工件淬火过程中残余应力的大小与分布由温度梯度导致的热应力和组织转变的不同时性导致的组织应力共同决定。工件在相变发生前应力呈现外拉内压的分布,相变发生后应力...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 M50钢概述
    1.3 残余应力概述
        1.3.1 残余应力的定义与产生原因
        1.3.2 残余应力对工件的影响
    1.4 热处理过程残余应力模拟仿真研究
        1.4.1 淬火应力模拟的研究进展
        1.4.2 回火残余应力模拟的研究进展
        1.4.3 稳定化阶段残余应力模拟的研究进展
    1.5 本课题主要研究内容
第2章 试验材料及方法
    2.1 试验材料
    2.2 热处理工艺
        2.2.1 淬火工艺
        2.2.2 回火工艺
        2.2.3 稳定化工艺
    2.3 热物参数测试
        2.3.1 淬火降温曲线测量
        2.3.2 比热容和热导率测量
        2.3.3 线膨胀系数测量
        2.3.4 弹性模量测量
        2.3.5 热压缩实验
第3章 M50钢轴承套圈淬火过程应力形成-演化分析与控制
    3.1 引言
    3.2 淬火模型及材料参数
        3.2.1 淬火模拟实现
        3.2.2 相变模型
        3.2.3 温度场和应力场边界条件及参数
    3.3 淬火应力的计算与验证
    3.4 冷却介质对淬火应力的影响
        3.4.1 温度场分析
        3.4.2 组织场分析
        3.4.3 应力场分析
    3.5 本章小结
第4章 M50钢轴承套圈回火过程应力演化与控制
    4.1 引言
    4.2 数学模型及材料参数
        4.2.1 回火模拟实现
        4.2.2 数学模型及材料参数
    4.3 回火过程残余应力演化仿真分析
    4.4 回火工艺对残余应力的影响
        4.4.1 回火温度对应力的影响
        4.4.2 回火时间对残余应力的影响
    4.5 本章小结
第5章 M50钢轴承套圈稳定化过程应力演化分析
    5.1 引言
    5.2 数学模型及材料参数
        5.2.1 冷热循环模拟实现
        5.2.2 温度场计算
        5.2.3 应力场计算
    5.3 冷热循环中不同冷处理温度的应力演化过程仿真分析
        5.3.1 温度场分析
        5.3.2 应力场分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3879021