本文關(guān)鍵詞：Cr5鋼支承輥水—空交替熱處理工藝數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： Cr5鋼 支承輥 水-空交替 淬火 數(shù)值模擬

【摘要】：支承輥?zhàn)鳛檐垯C(jī)中的關(guān)鍵部件,其性能的優(yōu)劣會(huì)直接影響軋制產(chǎn)品的性能與質(zhì)量。為得到高服役性能的支承輥,除了需對(duì)材料成分進(jìn)行探索和開發(fā)之外,還需對(duì)其熱處理工藝進(jìn)入深入研究。本文通過數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測(cè)試,對(duì)Cr5支承輥的熱處理工藝進(jìn)行了研究,得到了滿足支承輥使用需求的水-空交替熱處理工藝。首先,利用Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)機(jī)測(cè)得了Cr5鋼的連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線和熱膨脹系數(shù)等參數(shù),并對(duì)Cr5鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變進(jìn)行了研究,完善了Cr5鋼支承輥在熱處理過程中的溫度場(chǎng)、組織場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)相互耦合的數(shù)學(xué)模型。接著,利用HYPERMESH網(wǎng)格劃分工具對(duì)Cr5支承輥的三維幾何模型進(jìn)行網(wǎng)了網(wǎng)格劃分,并將其導(dǎo)入到DERORM數(shù)值模擬軟件中對(duì)其最終熱處理過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過控制不同冷卻時(shí)間和空冷時(shí)間,制定了四種水-空交替熱處理工藝,并對(duì)這四種工藝下支承輥的溫度場(chǎng)、組織場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)等模擬結(jié)果進(jìn)行了分析,得到了能夠滿足支承輥使用需求的水-空交替熱處理工藝。最后,利用Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)其水-空交替淬火工藝和連續(xù)噴霧淬火工藝進(jìn)行了物理模擬與對(duì)比實(shí)驗(yàn)。并通過拉伸實(shí)驗(yàn)、沖擊實(shí)驗(yàn)、硬度測(cè)試和金相觀察等,分析了經(jīng)這兩種熱處理工藝處理后Cr5鋼試件的組織和力學(xué)性能。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,試件經(jīng)水-空交替淬火工藝處理后組織的塑性與韌性均較經(jīng)連續(xù)噴霧淬火后有明顯提高。雖然試件的強(qiáng)度和硬度稍有下降,但仍能夠滿足支承輥的強(qiáng)度和硬度使用要求;試件經(jīng)水-空交替淬火處理后,殘留奧氏體有明顯提高,這也是其塑性和韌性等提高的主要原因。
【關(guān)鍵詞】：Cr5鋼 支承輥 水-空交替 淬火 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG162.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 大型支承輥的制造工藝11-13
• 1.2.1 鋼錠的冶煉與澆鑄11-12
• 1.2.2 支承輥的熱處理工藝12-13
• 1.3 熱處理數(shù)值模擬研究概況13-14
• 1.4 應(yīng)力與組織轉(zhuǎn)變之間的相互影響14-17
• 1.4.1 應(yīng)力對(duì)相變動(dòng)力學(xué)的影響15-16
• 1.4.2 相變塑形16-17
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 Cr5鋼性能參數(shù)及相變動(dòng)力學(xué)曲線測(cè)定19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 Cr5鋼的化學(xué)成分19-20
• 2.3 Cr5鋼的基本性能參數(shù)20-21
• 2.3.1 Cr5鋼的力學(xué)性能參數(shù)20
• 2.3.2 Cr5鋼的熱物性參數(shù)20-21
• 2.4 Cr5鋼的CCT曲線21-25
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備21-22
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)原理22-23
• 2.4.3 實(shí)驗(yàn)工藝及結(jié)果23-25
• 2.5 Cr5鋼的TTT曲線25-26
• 2.6 Cr5鋼的熱膨脹系數(shù)26-29
• 2.6.1 熱膨脹系數(shù)測(cè)量原理26
• 2.6.2 熱膨脹儀工作原理26-27
• 2.6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析27-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 第3章 應(yīng)力與馬氏體轉(zhuǎn)變的相互作用30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 馬氏體相變動(dòng)力學(xué)與相變塑性模型30-32
• 3.2.1 馬氏體相變動(dòng)力學(xué)模型30-31
• 3.2.2 馬氏體相變塑性模型31-32
• 3.3 試件尺寸及實(shí)驗(yàn)方法32-34
• 3.3.1 試件尺寸32
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)方法32-34
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析34-40
• 3.4.1 馬氏體組織轉(zhuǎn)變曲線34
• 3.4.2 應(yīng)力對(duì)相變動(dòng)力學(xué)的影響34-37
• 3.4.3 應(yīng)力對(duì)Ms點(diǎn)的影響37
• 3.4.4 相變塑性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析37-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 支承輥熱處理過程數(shù)值模擬基礎(chǔ)理論41-51
• 4.1 溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型41-44
• 4.1.1 導(dǎo)熱方程41-42
• 4.1.2 初始條件42
• 4.1.3 溫度場(chǎng)有限單元方程42-44
• 4.1.4 相變潛熱44
• 4.1.5 溫度場(chǎng)基本假設(shè)44
• 4.2 組織場(chǎng)數(shù)學(xué)模型44-45
• 4.3 應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)數(shù)學(xué)模型45-50
• 4.3.1 彈性問題基本方程45-47
• 4.3.2 熱彈塑性基本問題47-49
• 4.3.3 熱彈塑性問題假設(shè)49
• 4.3.4 應(yīng)力對(duì)組織轉(zhuǎn)變的影響49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 支承輥熱處理過程數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)51-76
• 5.1 支承輥數(shù)值模擬模型及邊界條件51-54
• 5.1.1 支承輥的幾何模型51-52
• 5.1.2 支承輥的網(wǎng)格劃分52
• 5.1.3 邊界條件52-54
• 5.2 支承輥熱處理工藝54-57
• 5.3 加熱過程數(shù)值模擬57-61
• 5.4 淬火過程數(shù)值分析61-70
• 5.4.1 水-空交替淬火工藝62-63
• 5.4.2 溫度場(chǎng)模擬結(jié)果分析63-64
• 5.4.3 組織場(chǎng)模擬結(jié)果分析64-66
• 5.4.4 應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果分析66-70
• 5.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證70-75
• 5.5.1 金相實(shí)驗(yàn)70-71
• 5.5.2 拉伸實(shí)驗(yàn)71-73
• 5.5.3 沖擊實(shí)驗(yàn)73-74
• 5.5.4 硬度實(shí)驗(yàn)74-75
• 5.6 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 孫鐵光;一重集團(tuán)公司支承輥生產(chǎn)歷程[J];一重技術(shù);2005年02期

2 ;340噸支承輥鍛制成功[J];機(jī)械工程師;2008年07期

3 ;國(guó)內(nèi)最大的復(fù)合鑄鋼支承輥在中鋼邢機(jī)澆注成功[J];特種鑄造及有色合金;2009年04期

4 賀小多,孫軍占;復(fù)合鑄鋼支承輥的生產(chǎn)與發(fā)展[J];河北冶金;2003年03期

5 鄧建中;支承輥的維護(hù)與保養(yǎng)[J];江蘇冶金;2004年06期

6 眭向榮;陳洪冰;張振幫;沈亞威;王勇;宋世旭;鄭代龍;;中寬帶熱軋支承輥堆焊修復(fù)技術(shù)[J];江蘇冶金;2007年04期

7 ;二重鍛出重340噸的支承輥[J];機(jī)械工程師;2008年08期

8 孫剛;;支承輥大錐體測(cè)量及精加工方法[J];金屬加工(冷加工);2009年11期

9 林劍東;;熱軋支承輥堆焊技術(shù)研究[J];四川冶金;2009年05期

10 喻堯;蘇志鵬;陳磊;;降低支承輥表面裂紋及輥面小剝落概率[J];設(shè)備管理與維修;2012年10期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳國(guó)勝;;武鋼冷軋廠支承輥使用性能及剝落特征研究[A];2001中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集（下卷）[C];2001年

2 巴力穎;;熱軋支承輥磨損模型的研究[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2012年會(huì)暨能源計(jì)量與節(jié)能降耗經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集[C];2012年

3 高艷伶;;大型復(fù)合鍛鋼支承輥的機(jī)加工工藝設(shè)計(jì)(摘要)[A];2010全國(guó)機(jī)電企業(yè)工藝年會(huì)《上海電氣杯》征文論文集[C];2010年

4 楊西安;雷同慶;潘小平;;軋機(jī)支承輥動(dòng)力學(xué)分析[A];第四屆中國(guó)軋機(jī)油膜軸承技術(shù)研討會(huì)論文集[C];1998年

5 傅前進(jìn);孫福增;劉波;謝云岫;;整鍛支承輥鍛造新工藝應(yīng)用研究[A];中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

6 金嘉瑜;趙席春;;用科技創(chuàng)新支撐一重支承輥的發(fā)展[A];第三屆十省區(qū)市機(jī)械工程學(xué)會(huì)科技論壇暨黑龍江省機(jī)械工程學(xué)會(huì)2007年年會(huì)論文（摘要）集[C];2007年

7 陳茂敬;王俊海;亓俊鴻;;熱軋支承輥脫肩原因及預(yù)防措施分析[A];山東省金屬學(xué)會(huì)理化檢驗(yàn)學(xué)術(shù)委員會(huì)理化檢驗(yàn)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

8 李文濤;商永利;薛偉;;大型支承輥軸承內(nèi)環(huán)磨削實(shí)踐研究[A];制造業(yè)與未來(lái)中國(guó)——2002年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

9 郭廣林;張英杰;韓明高;賈建平;王洪祥;蘇軍新;;復(fù)合鑄鋼支承輥輥頸魏氏組織的產(chǎn)生與消除[A];河北省冶金學(xué)會(huì)煉鋼連鑄技術(shù)與學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

10 邵奎祥;孫麗坤;田明艷;;大型鑄鋼支承輥輥頸圓周裂紋原因分析[A];2011年全國(guó)失效分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉娣 梁從濤;復(fù)合鑄鋼支承輥的特性及應(yīng)用[N];中國(guó)冶金報(bào);2004年

2 黃進(jìn)群　彭峫;加速支承輥國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程[N];中國(guó)企業(yè)報(bào);2009年

3 陳偉 章大健 孫大樂;為高端支承輥國(guó)產(chǎn)化“加熱”[N];中國(guó)冶金報(bào);2013年

4 馮建彤;馬鋼將建成國(guó)內(nèi)一流大型支承輥生產(chǎn)線[N];中國(guó)冶金報(bào);2007年

5 張曉健;二重大型支承輥加工應(yīng)用干切削技術(shù)[N];中國(guó)冶金報(bào);2007年

6 張曉健;首支國(guó)產(chǎn)5米軋機(jī)支承輥鍛制成功[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2008年

7 時(shí)連賓;熱連軋鑄鋼支承輥組織疲勞斷裂的分析與研究[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2013年

8 明貴棟;寶鋼告別油污板時(shí)代[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2008年

9 張曉健;二重成功研制國(guó)產(chǎn)首支5米軋機(jī)支承輥[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2009年

10 肖立偉 王麗莉;直徑1.6米大型鍛鋼支承輥在中鋼邢機(jī)鍛造成功[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 秦曉峰;大型鍛鋼支承輥接觸疲勞機(jī)理研究及修磨參數(shù)優(yōu)化[D];東北大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 史衛(wèi);冷軋過程中熱裝組合式支承輥微動(dòng)行為及疲勞壽命的研究[D];燕山大學(xué);2015年

2 程凡強(qiáng);1880熱軋支承輥有限元分析及磨削規(guī)律研究[D];東北大學(xué);2013年

3 陳顯望;3500mm軋機(jī)支承輥輥型曲線的有限元研究及疲勞壽命分析[D];燕山大學(xué);2016年

4 李磊;Cr5鋼支承輥水—空交替熱處理工藝數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2016年

5 賈蓉;支承輥接觸疲勞裂紋擴(kuò)展與疲勞壽命之間關(guān)系的研究[D];蘭州理工大學(xué);2013年

6 楊永宏;熱軋支承輥有限元分析及磨削規(guī)律優(yōu)化[D];東北大學(xué);2012年

7 蘇玉龍;熱裝組合式冷軋支承輥關(guān)鍵工藝參數(shù)及綜合性能研究[D];燕山大學(xué);2012年

8 朱忠英;熱軋鑲套支承輥應(yīng)力場(chǎng)分析及疲勞壽命研究[D];燕山大學(xué);2012年

9 朱志安;冷軋過程中組合式支承輥內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變研究[D];燕山大學(xué);2014年

10 劉宇雷;熱軋機(jī)支承輥堆焊技術(shù)的研究[D];沈陽(yáng)大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：561605