發(fā)布時間：2020-12-20 20:05

　　齒輪鋼通常采用滲碳淬火熱處理工藝以獲得良好的外硬內韌的綜合力學性能,該工藝已在機械制造、汽車和航空航天等多個重要領域得到廣泛應用。在工業(yè)4.0技術和智能制造引領制造業(yè)的背景下,隨著計算機數值計算方法的引入和快速發(fā)展,熱處理的數值模擬大大的提高了人們對熱處理過程的控制能力和理解水平。而數值模擬的精確度不僅要以先進的基礎理論、正確的數學模型和高效的數值計算方法為支撐,材料參數的準確度和完整性也無疑起著關鍵作用。因此,本文在考慮碳含量對滲碳淬火鋼的材料參數影響的基礎上,制備了不同滲層深處碳含量的18CrNiMo7-6試樣,采用光學顯微鏡、X射線衍射、掃描電鏡、熱模擬試驗以及力學性能測試等方法,測量并建立了18CrNiMo7-6滲碳鋼在不同碳含量下的的力學性能和相變動力學參數的數據庫;同時,采用DEFORM-HT軟件對滲碳以及淬火工藝進行數值模擬,并對滲碳淬火樣品的碳梯度、組織場、殘余應力場和硬度場進行了實驗驗證;最后,基于混合相硬度的加權平均計算方法,提出了殘余奧氏體的硬度模型。主要工作如下:（1）建立了18CrNiMo7-6合金鋼滲碳過程中溫度場和滲碳場的有限元計算模型。通過加熱膨脹曲線,... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

滲碳淬火工藝的耦合場

1緒論7另一類為大型通用有限元軟件，ABAQUS、ANSYS、MARC等，目前多數淬火模擬結果都是通過在此類軟件上添加用戶自定義程序實現的，它有開放的接口，可以用其各自的程序語言編寫子程序，實現熱處理過程的理論數學模型，因此可以自由選擇不同模型進行比較，完成溫度、組織和應力場的預測。而且此類軟件有很強的非線性求解能力，尤其是ABAQUS，方便實現熱處理過程的多場耦合問題。但這類軟件并不能考慮熱處理過程中各種組織的熱物性能參數，例如，對于相變潛熱無法作為內熱源加熱到溫度場程序中，只能講上一步產生的潛熱作為當前時間步的熱源進行處理，這樣就有嚴格的時間步長要求。圖1.2熱處理模擬軟件分類很多學者在熱處理數值模擬這方面開展了許多研究并取得了很大的成績。近幾年，為了更好的服務于淬火等熱處理仿真方面的研究，大量的基礎工作也開始進行，如淬火冷卻介質換熱系數、材料物性參數的測量；更多數學模型的提出等。美國早在1997年的美國熱處理發(fā)展技術路線圖中就提出大規(guī)模開發(fā)計算機工藝預測工具，進行熱處理相變等模型的開發(fā)[39]。近些年，我國逐漸加大了對熱處理數值模擬技術的重視。2014年，在中國工程院多位院士的參與和領導下，制定了“中國熱處理與表層改性技術路線圖”，明確提出圍繞產業(yè)、精密、高效、和經濟五大目標，立志打造中國特色的虛擬熱處理技術體系和產業(yè)[39]。其中，北京航空材料研究院趙振業(yè)院士提出抗疲勞制造的概念，建立了一個以

218CrNiMo7-6合金鋼滲碳工藝的數值模擬及實驗驗證14鋼鐵材料在不同應力、應變狀態(tài)及不同受力條件下的相變。該設備通過感應線圈對試樣加熱，還可以通過噴射氮氣進行快速冷卻，最大的加熱和冷卻速率可達100℃/s。通過熱電偶來記錄樣品的溫度變化，樣品的膨脹量信息通過儀器測量的樣品軸向尺寸的變化來記錄。為防止實驗過程中樣品發(fā)生脫碳和氧化現象，實驗艙一直保持真空狀態(tài)。圖2.1相變膨脹儀的儀器操作模塊（2）實驗方法本研究參照國家標準[44]《鋼的臨界點測定方法（膨脹法）》來確定奧氏體化參數。通過儀器記錄的樣品長度變化量與試樣的初始長度的比值計算應變量，膨脹曲線為縱坐標為應變量、橫坐標為溫度的函數曲線。如圖2.2所示，用切線法可確定相變臨界點，利用杠桿原理可計算相變量：010LLfLL(2.14)式中：L表示試樣的長度，L0、L1分別表示試樣相變前后即母相和新相的長度。相變過程中，三者均隨時間和溫度變化。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]Ti6Al4V鈦合金固體滲碳、滲硼工藝探究及組織性能研究[D]. 汪旭東.江蘇大學 2017
[2]滲碳零件淬火過程數值模擬簡化模型研究[D]. 呂東.燕山大學 2016
[3]18CrNiMo7-6齒輪熱處理模擬及換熱系數的測定[D]. 劉志新.大連交通大學 2013
[4]滲碳圓柱齒輪淬火過程的數值模擬[D]. 楊志強.燕山大學 2010
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本文編號：2928470