20CrMnTiH鋼高溫塑性變形行為及微觀組織的研究

發(fā)布時(shí)間：2019-09-24 04:15

【摘要】：隨著制造業(yè)的發(fā)展,人們?cè)谧非罅慵耐庑尉纫酝?更注重零件的內(nèi)在質(zhì)量。金屬塑性成形技術(shù)可以使零件在滿足形狀精度的基礎(chǔ)上,獲得更好的性能,如今已成為國內(nèi)外學(xué)者研究重點(diǎn)。成形零件的最終性能是由材料的最終組織決定的,運(yùn)用有限元模擬軟件對(duì)金屬塑性成形過程中的力學(xué)行為以及微觀組織進(jìn)行模擬,對(duì)理論研究以及工程實(shí)際應(yīng)用均有重要意義。然而許多模擬軟件對(duì)于材料的微觀組織的模擬模塊并不完善。本文針對(duì)20CrMnTiH鋼進(jìn)行研究,對(duì)20CrMnTiH鋼高溫塑性變形過程中的不同工藝參數(shù)對(duì)材料的流變應(yīng)力行為和微觀組織演變行為的影響做了研究,并構(gòu)建了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,對(duì)DEFORM-3D有限元軟件進(jìn)行了二次開發(fā),使得二次開發(fā)后的DEFORM-3D軟件可以模擬20CrMnTiH鋼高溫塑性變形過程中的微觀組織演變,為優(yōu)化工藝參數(shù),提高20CrMnTiH鋼零件的性能提供依據(jù)。本文主要研究結(jié)果如下:(1)采用Gleeble-3500熱模擬機(jī)對(duì)20CrMnTiH試樣進(jìn)行保溫實(shí)驗(yàn),以及單道次、雙道次等溫壓縮實(shí)驗(yàn)。通過獲得的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù),分析各工藝參數(shù)對(duì)20CrMnTiH鋼高溫塑性變形過程中流變應(yīng)力和微觀組織演變的影響。并通過數(shù)學(xué)計(jì)算,推導(dǎo)出流變應(yīng)力本構(gòu)模型,動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、靜態(tài)再結(jié)晶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,以及亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。(2)對(duì)進(jìn)行保溫實(shí)驗(yàn)以及熱壓縮實(shí)驗(yàn)后的淬火試樣進(jìn)行切割、鑲嵌、打磨、拋光、腐蝕,并通過金相顯微鏡拍攝金相照片。通過對(duì)金相圖片進(jìn)行分析,并測(cè)量出晶粒尺寸,得到各工藝參數(shù)對(duì)微觀組織的影響。并通過計(jì)算推導(dǎo),得到20CrMnTiH鋼奧氏體晶粒長(zhǎng)大模型、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型、靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型和亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型。(3)利用DEFORM-3D軟件提供的用戶自定義子程序,對(duì)DEFORM-3D軟件進(jìn)行二次開發(fā)。利用Fortran語言編譯20CrMnTiH鋼微觀組織演變的程序,并嵌入DEFORM-3D軟件中,使得二次開發(fā)后的DEFORM-3D軟件可以準(zhǔn)確地模擬20CrMnTiH鋼高溫塑性變形過程中的微觀組織演變過程。(4)利用二次開發(fā)后的DEFORM-3D模擬軟件對(duì)前文所進(jìn)行的單道次、雙道次等溫壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬,分析不同的工藝參數(shù)對(duì)微觀組織的影響。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果,驗(yàn)證二次開發(fā)的可靠性。
【圖文】：

微觀組織,金相顯微鏡,加熱溫度,珠光體