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42CrMo热塑性流变及动态再结晶行为研究

作　者: 骆刚
导　师: 周杰
学　校: 重庆大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 42CrMo钢 热压缩 流变应力 本构关系 动态再结晶
分类号: TG142.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 316次
引　用: 5次
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内容摘要


材料热变形的目的主要是成形和改性。对于许多锻件来说,改性目的占的比重很大,而如何改性又跟变形过程的控制有关,与变形工艺参数有关。通过研究和控制相关工艺参数,实现对锻件产品的改性目的和最终组织的控制,达到为实际生产提供理论依据。42CrMo钢是比较常见的中碳合金结构钢,具有强度、淬透性高、韧性好,淬火时变形小等特点,主要用于制造要求较高和调质截面大的锻件。例如大型风机转子、机车牵引用的大齿轮、曲轴等。本文以42CrMo钢为研究对象,通过对42CrMo钢高温塑性变形行为和动态再结晶的定量研究,分析变形工艺参数对42CrMo钢高温流变应力和动态再结晶的影响规律,建立流变应力模型和动态再结晶模型,从而达到为42CrMo钢类材质的锻件热变形改性提供理论参考。本文的主要研究工作包括:①在Gleeble-1500热模拟机上对42CrMo钢试样进行等温恒应变速率热压缩实验,通过测定42CrMo钢高温压缩的实验数据,研究42CrMo钢热压缩变形条件下的真应力—真应变关系,分析变形参数对42CrMo钢流变应力的影响规律。②42CrMo钢高温变形时本构关系模型的建立。以热压缩实验结果为基础,通过回归分析计算,建立了42CrMo钢在实验条件范围内本构关系的数学模型,主要包括:峰值流变应力模型、Fields-Backofen模型和加软化因子的修正模型。③42CrMo钢动态再结晶过程分析及实验研究。以实验的微观组织观测结果为基础,建立42CrMo合金在高温变形过程中的动态再结晶模型。主要包括动态再结晶动力学模型、动态再结晶运动学模型和动态再结晶晶粒尺寸模型。④观察42CrMo钢的金相显微组织,得出变形工艺参数对微观组织的影响规律;分析变形参数对42CrMo钢动态再结晶临界应变值、动态再结晶分数和动态再结晶晶粒尺寸的影响规律。⑤利用有限元数值模拟软件Deform-3D实现了对42CrMo钢热压缩过程的动态再结晶体积分数的模拟。上述的研究工作对于实际生产中锻件产品的改性和最终组织的控制具有十分重要的意义,为实际生产提供理论依据。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 材料热塑性变形本构关系研究现状  10-12
    1.2.2 动态再结晶的研究现状  12-14
  1.3 研究目的及意义  14
  1.4 研究的主要内容  14-16
2 42CrMo 钢高温塑性变形行为的实验研究  16-21
  2.1 引言  16
  2.2 实验材料及试样制备  16
  2.3 实验设备  16-17
  2.4 42CrMo 钢热模拟压缩实验  17-19
    2.4.1 实验方法  17-18
    2.4.2 实验过程  18-19
  2.5 42CrMo 钢微观组织观察实验  19-20
  2.6 本章小结  20-21
3 42CrMo 钢高温塑性变形本构关系研究  21-40
  3.1 引言  21
  3.2 材料塑性变形本构关系的基本理论  21-23
    3.2.1 流变应力及本构关系  21-22
    3.2.2 流变应力的影响因素  22-23
  3.3 不同变形条件下42CrMo 钢真应力-真应变曲线的分析  23-25
  3.4 热变形参数对流变应力的影响  25-32
    3.4.1 应变速率对流变应力的影响  25-29
    3.4.2 变形温度对流变应力的影响  29-31
    3.4.3 Z 参数和流变应力的关系  31-32
  3.5 42CrMo 钢峰值流变应力模型  32-33
  3.6 42CrMo 钢Fields-Backofen 流变应力模型  33-38
    3.6.1 Fields-Backofen 模型  33-36
    3.6.2 加软化因子的修正模型  36-38
  3.7 本章小结  38-40
4 42CrMo 钢动态再结晶的研究  40-55
  4.1 引言  40
  4.2 动态再结晶行为理论基础  40-42
  4.3 动态再结晶模型的建立  42-46
    4.3.1 动态再结晶临界应变和临界应力  42
    4.3.2 动态再结晶动力学模型  42-43
    4.3.3 动态再结晶运动学模型  43-45
    4.3.4 动态再结晶晶粒尺寸模型  45-46
  4.4 变形条件对动态再结晶的影响  46-54
    4.4.1 变形温度和应变速率对变形试样微观组织的影响  46-49
    4.4.2 变形温度和应变速率对动态再结晶临界应变值的影响  49-51
    4.4.3 变形温度和应变速率对动态再结晶体积分数的影响  51-53
    4.4.4 变形温度和应变速率对动态再结晶晶粒尺寸的影响  53-54
  4.5 本章小结  54-55
5 42CrMo 钢热压缩宏微观数值模拟  55-63
  5.1 引言  55
  5.2 有限元数值模拟的基础理论  55-57
    5.2.1 材料模型  55
    5.2.2 刚/粘塑性材料塑性变形的基本假设  55
    5.2.3 塑性力学的基本方程  55-56
    5.2.4 刚粘塑性有限元变分原理  56-57
  5.3 热压缩变形的基本特征  57-58
  5.4 有限元模拟系统的建立  58-59
  5.5 模拟结果的分析与讨论  59-61
    5.5.1 变形量对动态再结晶体积分数的影响  59-61
    5.5.2 变形温度对动态再结晶体积分数的影响  61
  5.6 本章小结  61-63
6 结论与展望  63-66
  6.1 结论  63-65
  6.2 展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-70
附录  70
  A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  70

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 钢的组织与性能 > 钢的分析试验
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