本文關(guān)鍵詞：低碳鋼冷成形過程硬度預(yù)測模型研究

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【摘要】：硬度是材料力學(xué)性能中最常用的一個性能指標(biāo),它反映了材料抵抗壓入塑性變形、劃痕、切削或磨損的能力。常用來評價材料的強(qiáng)度和耐磨性以及在冷成形過程中的可鍛性。目前的研究主要針對冷成形過程中材料的硬度隨等效應(yīng)變的變化規(guī)律,而材料的硬度不僅取決于材料的變形程度、冷熱加工條件等宏觀狀態(tài),而且與材料的微觀組織結(jié)構(gòu)、金屬晶體的點陣類型、晶格常數(shù)等有密切關(guān)系。因此,研究冷成形過程中材料微觀組織參數(shù)對硬度變化的影響規(guī)律,建立基于微觀組織參數(shù)的硬度預(yù)測模型,具有重要的理論意義和實用價值。本文通過實驗與有限元模擬相結(jié)合的方法,分別研究了單相材料和兩相材料中微觀組織參數(shù)對冷成形過程中硬度變化的影響規(guī)律,并建立了基于微觀組織參數(shù)的硬度預(yù)測模型。根據(jù)該模型優(yōu)化了法蘭件成形工藝,并預(yù)測了法蘭件成形后的硬度分布。首先通過退火處理獲得了具有不同微觀組織參數(shù)的鐵素體單相材料和鐵素體-珠光體兩相材料。分析了退火溫度和保溫時間對鐵素體晶粒尺寸及相體積分?jǐn)?shù)的影響。實驗結(jié)果顯示:隨著溫度的升高和保溫時間的延長,鐵素體晶粒尺寸逐漸增大,珠光體相的體積分?jǐn)?shù)逐漸減小,且鐵素體晶粒長大到一定程度后,不再隨保溫時間而變化。采用壓縮實驗與有限元模擬相結(jié)合的方法,分別研究了單相材料中的鐵素體晶粒尺寸和鐵素體-珠光體兩相材料中的晶粒尺寸、相體積分?jǐn)?shù)對硬度變化的影響,并建立了基于鐵素體晶粒尺寸的鐵素體鋼的硬度預(yù)測模型,同時根據(jù)復(fù)合物法則,在單相材料的硬度預(yù)測模型基礎(chǔ)上,建立了雙相材料的硬度預(yù)測模型。結(jié)果表明:對于鐵素體單相材料,初始硬度HV0、硬化系數(shù)K、硬化指數(shù)n均是受晶粒尺寸影響的變量,且隨著晶粒尺寸的增大而減小;而對于鐵素體-珠光體雙相材料,HV0、K、n不僅受晶粒尺寸影響,而且與相體積分?jǐn)?shù)有關(guān),隨著晶粒尺寸的增大而減小,隨珠光體相體積分?jǐn)?shù)的減小而減小。同時,采用具有不同微觀組織參數(shù)的單相材料和兩相材料,分別驗證了兩個硬度預(yù)測模型的有效性。針對法蘭件的結(jié)構(gòu)特點,提出了多工序鐓擠復(fù)合成形工藝,并根據(jù)兩相材料的硬度預(yù)測模型確定了坯料直徑的合理范圍,并預(yù)測了法蘭件上的硬度分布。結(jié)果顯示法蘭件上的硬度的預(yù)測值與測量值吻合較好,進(jìn)一步驗證了該模型的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1

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