【摘要】：鑄鋼件在制造業(yè)尤其是高鐵、汽車(chē)、工程機(jī)械等先進(jìn)制造業(yè)中應(yīng)用廣泛,隨著我國(guó)制造業(yè)逐漸向高端邁進(jìn),提升鑄鋼件質(zhì)量就成了亟待解決的問(wèn)題。熱處理可以改善組織,減少缺陷,是鑄鋼件生產(chǎn)過(guò)程中提高質(zhì)量的的關(guān)鍵步驟。改進(jìn)熱處理工藝,提高工藝制定水平和效率成為了一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。近年來(lái),數(shù)值模擬技術(shù)逐漸成為一種研究鑄鋼件熱處理的有效方法,與傳統(tǒng)方法相比,可以預(yù)知處理后組織與性能,改變熱處理工藝方案制定的盲目性,確保鑄鋼件質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,提高生產(chǎn)率。但是目前也存在著計(jì)算模型適用范圍不夠明確、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)缺乏等問(wèn)題。因此,本文基于華鑄CAE系統(tǒng),根據(jù)不同計(jì)算模型,自主開(kāi)發(fā)了組織與性能預(yù)測(cè)系統(tǒng),對(duì)鑄鋼試樣熱處理過(guò)程進(jìn)行模擬,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,從而規(guī)范模型適用范圍,改進(jìn)計(jì)算方法,從而更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)組織與性能,幫助工藝技術(shù)人員改進(jìn)工藝,指導(dǎo)熱處理生產(chǎn)。主要研究工作如下:首先,自主開(kāi)發(fā)了鑄鋼件熱處理組織及性能預(yù)測(cè)系統(tǒng)�；谌A鑄CAE前處理進(jìn)行了網(wǎng)格剖分;運(yùn)用有限差分方法,將傳熱微分方程離散為差分方程組,結(jié)合初始條件和邊界條件,通過(guò)迭代法,計(jì)算溫度變化曲線;然后以溫度變化曲線為基礎(chǔ),分別根據(jù)擴(kuò)散型和非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變的特點(diǎn),利用疊加法則,根據(jù)TTT曲線,建立了鑄鋼件相轉(zhuǎn)變預(yù)測(cè)模型;由組織含量根據(jù)各相硬度加權(quán)平均法建立硬度計(jì)算模型;以Visual Studio 2013為開(kāi)發(fā)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了鑄鋼件熱處理組織與性能計(jì)算程序開(kāi)發(fā)。在計(jì)算過(guò)程中,物性參數(shù)隨溫度變化,根據(jù)材質(zhì)成分,由JMatPro軟件得到,以坐標(biāo)點(diǎn)的形式輸入程序,通過(guò)插值的方式得到某一溫度下的參數(shù)值;計(jì)算結(jié)果在Tecplot中顯示,同時(shí)也可以輸出可在華鑄CAE中顯示的文件。其次,開(kāi)展了不同成分鑄鋼件在不同保溫條件,不同冷卻方式下的熱處理實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行了金相分析及硬度測(cè)試,同時(shí)利用開(kāi)發(fā)的計(jì)算程序進(jìn)行了模擬,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,本預(yù)測(cè)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確反映不同條件熱處理過(guò)程的組織類(lèi)型、含量及分布情況,硬度預(yù)測(cè)值也比較精確,達(dá)到了預(yù)期效果。最后,與昆明廣維通公司合作,整理了工廠實(shí)際熱處理工藝兩千余條,利用本計(jì)算程序模擬了部分熱處理工藝過(guò)程,并與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明,預(yù)測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確,對(duì)工藝制定有一定指導(dǎo)作用,可以在實(shí)際熱處理中得到一定應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG162
【圖文】：

比盡量方便的原則上設(shè)計(jì)了碳鋼；冷卻方式上，選擇了選擇 2~3 種，且之間相差 2處理溫度范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束式，成分含量，保溫溫度對(duì)。機(jī)模擬試驗(yàn)機(jī)。Gleeble-3500證本次實(shí)驗(yàn)成功進(jìn)行。Gleeb 3～10 倍；可以實(shí)現(xiàn)試樣穩(wěn)可使試樣表面的冷卻速率達(dá)后，采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)通過(guò) Or

圖 3-2 GX51 型倒置偏振光學(xué)顯微鏡 圖 3-3 HR-150A 洛氏硬度（3）洛氏硬度計(jì)。HR-150A 洛氏硬度計(jì)（如圖 3-3）是一種普及型的機(jī)氏硬度試驗(yàn)機(jī),本實(shí)驗(yàn)中用來(lái)測(cè)試試樣熱處理后的洛氏硬度。3.3 熱處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）試樣的制備：通過(guò)綜合考慮選取材料 25 鋼、35 鋼、45 鋼、65Mn鋼 5 種材料用線切割的加工方式制成φ8mmX12mm 圓柱體并打磨光滑備用（265Mn、35、T10 鋼分別用 A、B、C、D、E 表示）。為了監(jiān)測(cè)熱處理過(guò)程中的溫將熱電偶的兩根藕絲焊接在試樣中間位置。（2）首先進(jìn)行正火實(shí)驗(yàn)，打開(kāi) Gleeble-3500 熱機(jī)模擬試驗(yàn)機(jī)，松開(kāi)夾具樣放置在加熱位置，加上適當(dāng)?shù)牧⒃嚇訆A好并將保護(hù)蓋蓋好。將試樣設(shè)定模擬實(shí)驗(yàn)保溫溫度，防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中表面氧化，實(shí)驗(yàn)全程通入氬氣。然后開(kāi)試樣通過(guò)電流迅速升溫，以 10℃ s-1 的加熱速率加熱到預(yù)設(shè)溫度，保溫 8

圖 3-2 GX51 型倒置偏振光學(xué)顯微鏡 圖 3-3 HR-150A 洛氏硬度（3）洛氏硬度計(jì)。HR-150A 洛氏硬度計(jì)（如圖 3-3）是一種普及型的機(jī)氏硬度試驗(yàn)機(jī),本實(shí)驗(yàn)中用來(lái)測(cè)試試樣熱處理后的洛氏硬度。3.3 熱處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）試樣的制備：通過(guò)綜合考慮選取材料 25 鋼、35 鋼、45 鋼、65Mn鋼 5 種材料用線切割的加工方式制成φ8mmX12mm 圓柱體并打磨光滑備用（265Mn、35、T10 鋼分別用 A、B、C、D、E 表示）。為了監(jiān)測(cè)熱處理過(guò)程中的溫將熱電偶的兩根藕絲焊接在試樣中間位置。（2）首先進(jìn)行正火實(shí)驗(yàn)，打開(kāi) Gleeble-3500 熱機(jī)模擬試驗(yàn)機(jī)，松開(kāi)夾具樣放置在加熱位置，加上適當(dāng)?shù)牧⒃嚇訆A好并將保護(hù)蓋蓋好。將試樣設(shè)定模擬實(shí)驗(yàn)保溫溫度，防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中表面氧化，實(shí)驗(yàn)全程通入氬氣。然后開(kāi)試樣通過(guò)電流迅速升溫，以 10℃ s-1 的加熱速率加熱到預(yù)設(shè)溫度，保溫 8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2789180