【摘要】：中、低合金超高強(qiáng)度鋼鍛件尺寸增大后由于冷卻速度的差異,不同區(qū)域獲得的組織不一,因此鍛件微觀組織和力學(xué)性能變化也十分復(fù)雜。另一方面,超高強(qiáng)度鋼熱處理后的組織均以非平衡組織(馬氏體、貝氏體等)為主,即使進(jìn)行高溫回火也難以得到平衡組織,而非平衡組織通過其遺傳等機(jī)制影響最終熱處理的組織和性能。本文以G31和G50超高強(qiáng)度鋼為研究對象,針對大型鍛件淬火過程中其內(nèi)部冷卻速度降低,可能影響相變產(chǎn)物和力學(xué)性能的情況,研究了與大型鍛件心部相近的冷卻速度對相變產(chǎn)物和力學(xué)性能的影響。然后通過ANSYS有限元軟件模擬大型鍛件冷卻中的溫度場分布,探究鍛件尺寸和冷卻速度的規(guī)律。最后初步研究了加速退火工藝,探究奧氏體化溫度和退火時間對珠光體轉(zhuǎn)變能力的影響,為切斷大型鍛件粗晶等組織遺傳奠定了一定的基礎(chǔ)。研究了 G31超高強(qiáng)度鋼奧氏體化后在30.0～3.5℃/min之間冷卻的相變產(chǎn)物,及對隨后低溫回火后強(qiáng)韌性的影響。研究結(jié)果表明降低冷卻速度即使形成馬氏體組織,但強(qiáng)度高于常規(guī)油內(nèi)冷卻淬火,而韌性和塑性則有一定程度的下降;馬氏體相變之前形成25-30%的下貝氏體使低溫回火后的強(qiáng)度進(jìn)一步提高,但不影響斷裂韌性;然而,相變組織中出現(xiàn)的珠光體和上貝氏體則急劇惡化低溫回火后的強(qiáng)度和韌性。研究了 G50超高強(qiáng)度鋼奧氏體化后在30.0～3.5℃/min之間冷卻的相變產(chǎn)物,及對隨后低溫回火后強(qiáng)韌性的影響。研究結(jié)果表明,830℃奧氏體化后以30.0℃/min、15.0℃/min和7.0℃/min冷速時均得到馬氏體組織;在3.5℃/min冷速時馬氏體相變之前形成50%的下貝氏體,得到馬氏體/貝氏體復(fù)相組織,3.5℃/min時綜合性能最好。G50超高強(qiáng)度鋼因其合金元素含量較高,尤其是Ni元素含量高,相比G31超高強(qiáng)度鋼馬氏體形成能力強(qiáng),淬透性更佳,更適應(yīng)鍛件尺度增大后心部的性能要求。通過ANSYS有限元模擬方法,分析模擬大型鍛件冷卻過程中的溫度場分布和心部的冷卻狀態(tài),得到了大尺寸鍛件心部的冷卻速度,為實(shí)際熱處理工藝的制定提供參考。通過合適溫度的奧氏體化處理再等溫處理,加速退火過程,更容易得到珠光體等平衡組織,對于降低中高合金超高強(qiáng)度鋼的退火硬度,切斷組織遺傳,消除冶煉凝固鍛造時產(chǎn)生的粗大奧氏體晶粒做出貢獻(xiàn)。
【圖文】：

第一章緒論逡逑一般情況下，采用數(shù)學(xué)上對于梯度的定義，將等溫面（等溫線）上的某點(diǎn)法逡逑線方向的溫度變化率稱為該點(diǎn)的溫度梯度，如圖１．２所示，則溫度梯度可表示為逡逑ｇｒａｄ邋ｔ邋＝邋ｌｉｍＡｎ＾0邋－＾ｎ邋＝邋￡ｎ邋ＫＪｍ邐（１－５）逡逑式中：ｈ為該點(diǎn)的單位法向向量。溫度梯度是一個向量，其方向垂直于該點(diǎn)逡逑的等溫面（等溫線）且指向溫度升高的方向（即＾方向）；大小的等于該點(diǎn)溫度在逡逑彟的導(dǎo)數(shù)蓋，表示沿溫度升高方向上的溫度變化率。由熱力學(xué)第二定律可知’逡逑熱量總是自發(fā)地從高溫部分傳向低溫部分，熱流密度的方向與溫度梯度的方向相逡逑反，垂直于該點(diǎn)的等溫面（等溫線）且指向溫度降低的方向。逡逑圖１．２溫度梯度與熱流線的圖示逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｇｒａｄｉｅｎｔ邋ａｎｄ邋ｉｓｏｐｌｕｖｉａｌ邋ｏｆ邋ｈｅａｔ邋ｄｉｓｃｈａｒｇｅ逡逑與溫度場向?qū)?yīng)還應(yīng)有個熱流場，表示熱流方向的線稱為熱流線，熱流線恒逡逑與等溫線垂直相交，這在圖１．２亦有反映。在直角坐標(biāo)系中，溫度梯度可以表示逡逑為逡逑ｇｒａｄ邋ｔ邋＝邋—邋ｉ邋＋邋—邋ｊ邋＋邋—邋ｋ邋Ｋ／ｍ邐（１－６）逡逑ｄｘ邋ｄｙ邋ｄｚ逡逑式中『、ｊ、分別為三個主軸上的單位向量。逡逑傅里葉在對導(dǎo)熱過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)熱熱流密度與溫度梯逡逑度之間的關(guān)系

逡逑退火后在１／２半徑處沿徑向切取熱膨脹試樣，加工如圖２．１。測試前使用丙酮逡逑溶液進(jìn)行超聲震蕩清洗以去除其表面油污。最終測得相變點(diǎn)Ａｃｌ＝７８（ＴＣ，逡逑ＡＣ３＝８４５°Ｃ，ＭＳ＝３１０°Ｃ，，Ｍｆ＝１３５°Ｃ。逡逑邐１０．０邋土邋０．２邐逡逑＂２邋￣逡逑00逡逑°邋１．６逡逑圖２．１熱膨脹試樣圖逡逑Ｆｉｇ２．１邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅｒｍａｌ邋ｅｘｐａｎｓｉｏｎ邋ｔｅｓｔ邋ｓｐｒｅｃｉｍｅｎｓ逡逑２．２．２力學(xué)性能測試逡逑（１）室溫拉伸實(shí)驗(yàn)逡逑本文中的拉伸試樣坯熱處理前涂防氧化涂料以防止脫碳，精加工制成巾５邋Ｘ逡逑６５ｍｍ標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，尺寸如圖２．２所示。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ／Ｔ邋２２８．１－２００２《金屬逡逑材料拉伸試驗(yàn)第一部分：室溫試驗(yàn)方法》，用拉伸試驗(yàn)機(jī)ＷＥ－３００Ｂ測量實(shí)驗(yàn)鋼逡逑的抗拉強(qiáng)度Ｒｍ、屈服強(qiáng)度ＲｐＱ．２、延伸率值Ａ及斷面收縮率值Ｚ。每組熱處理狀逡逑態(tài)的試樣３個，取其平均值作為最終值。逡逑其逡逑Ｑ＇ｏｏｇｒ＾ｌ￣￣ｉ／ｙ邋ｍｓ：逡逑ｆ邋Ｉ逡逑——－—逡逑－ｓｂ３邐：邐逡逑＾，邐—－］ｘ＝Ｊ＿Ａ
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG142.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2565563