12%Cr高低压联合转子分区热处理工艺数值模拟

对超超临界转子钢12%Cr过冷奥氏体转变规律进行了研究。测量了12%Cr过冷奥氏体连续冷却转变动力学曲线。根据CCT曲线制定了材质为12%Cr的高低压联合转子分区热处理工艺。通过有限元方法对该工艺进行了数值模拟。模拟了转子高压端与低压端不同截面位置处的温度场、应力场。对淬火后转子不同位置处的组织转变特点进行了分析。通过分区热处理,在转子高压测和低压侧获得了具有明显差异的组织。确定了淬火过程中最大淬火应力出现的位置和时间,分析了该处三向应力状态的变化,该处等效应力为357 MPa。     

Dynamic Phase Transformation and Spheroidization of Cementite of Hypereutectoid Steel Containing Aluminum during Deformation

利用Gleeble 1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验, 研究了合金元素Al对过共析钢缓冷相变和 过冷奥氏体动态相变组织的影响. 结果表明: 在缓冷相变时, Al的加入抑制网状渗碳体形成, 细化珠光体 片层间距; 在过冷奥氏体形变过程中, 动态转变经历动态相变和相变所得珠光体中渗碳体球化及铁素体动 态再结晶等过程. 在动态相变过程中, 没有形成晶界网状渗碳体, 而直接产生珠光体. Al的加入使动态相变过程中奥氏体的稳定性提高、珠光体转变推迟, 进一步细化了珠光体片层间距. 在相变所得珠光体中渗碳体球化及铁素体动态再结晶的过程中, Al阻碍渗碳体粗化, 使渗碳体颗粒和铁素体晶粒尺寸细化.     

Al对过共析钢缓冷相变和过冷奥氏体动态相变组织的影响

利用Gleeble 1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验,研究了合金元素Al对过共析钢缓冷相变和过冷奥氏体动态相变组织的影响.结果表明:在缓冷相变时,Al的加入抑制网状渗碳体形成,细化珠光体片层间距;在过冷奥氏体形变过程中,动态转变经历动态相变和相变所得珠光体中渗碳体球化及铁素体动态再结晶等过程.在动态相变过程中,没有形成晶界网状渗碳体,而直接产生珠光体.Al的加入使动态相变过程中奥氏体的稳定性提高、珠光体转变推迟,进一步细化了珠光体片层间距.在相变所得珠光体中渗碳体球化及铁素体动态再结晶的过程中,Al阻碍渗碳体粗化,使渗碳体颗粒和铁索体晶粒尺寸细化.     

基于动态相变的细晶双相低碳钢组织控制

利用Gleeble1500热模拟单向压缩实验机，通过观察不同原奥氏体晶粒的过冷奥氏体在动态相变过程中的组织演变，分析了动态相变过程中马氏体岛形貌以及分布的演变特征，并考察了原奥氏体晶粒大小、形变温度和形变速率等参数对组织转变动力学的影响，探讨了基于动态相变的细晶双相低碳钢的组织控制规律、结果表明，通过调整原始奥氏体晶粒尺寸并控制过冷奥氏体动态相变进程，可以获得在均匀细小的铁素体（2～3μm）基体上弥散分布着不同体积分数、颗粒状细小马氏体岛的双相钢。     

42CrMo钢输出法兰感应淬火的数值模拟及验证

基于电磁-热-组织-应力耦合模型,采用数值模拟研究了42CrMo钢输出法兰感应淬火过程中的温度、组织和应力的变化规律,同时采用硬化轮廓对比和硬度检测验证了模拟的可靠性。研究表明,在加热阶段,输出法兰圆弧过渡区的上、下尖角比中间位置先到达奥氏体化温度,感应区域温度到达材料居里点后加热效果逐渐减小;随着温度升高,法兰表面的组织由原始组织向奥氏体组织转变;法兰表面应力在加热阶段为压应力状态,加热开始阶段迅速增大,随着内部温度升高逐渐减小;在淬火阶段,温度迅速降低,表层奥氏体快速转变成马氏体,表层处应力经过短暂拉应力时刻,然后转变成压应力(轴向、径向和切向应力都为压应力),其中径向压应力最大,约为460 MPa。     

淬火温度对20CrMnTiH钢渗碳淬火后组织与残留应力的影响

根据过冷奥氏体等温转变曲线,建立了20CrMnTiH钢的组织转变模型;利用有限元软件中的热处理模块,对20CrMnTiH钢的渗碳淬火过程进行了有限元数值模拟;分析了不同淬火温度对渗碳淬火后的组织和残留应力的影响;并对渗碳淬火后的组织进行了金相试验分析。结果表明:模拟结果与试验结果相吻合,证明了20CrMnTiH钢相变模型的正确性;同时提出淬火温度在Ac_3温度以上时对组织转变的影响不大,降低淬火温度可以显著降低零件淬火后的残留应力。     

GCr15钢离异共析转变前沿生长速度的计算

通过中断淬火试验,采用扫描电子显微镜研究了GCr15钢的离异共析转变。采用相变动力学方法计算了片状珠光体转变和离异共析转变前沿的生长速度。结果表明：过冷奥氏体剩余碳化物颗粒间距越小,离异共析转变临界过冷度就越大。     

数值模拟钢中奥氏体晶粒尺寸的方法及其进展和应用

钢的奥氏体晶粒尺寸是一个重要的微观结构参数,是决定钢的强韧性的重要因素,在热处理等热加工过程中需合理控制.钢的奥氏体晶粒度的数值模拟方法有蒙特卡罗法、元胞自动机法和相场法.相场法除了模拟晶粒长大过程外,在模拟奥氏体-铁素体转变和奥氏体-珠光体转变等扩散型固态相变方面都有成功的应用.与采用其他方法模拟相比,采用相场法模拟...     

基于动态相变的热轧C-Mn-Al-Si系TRIP钢组织演变

通过热模拟压缩实验,研究了基于过冷奥氏体动态相变的C-Mn-Al-Si系热轧TRIP钢的组织演变规律.结果表明,在过冷奥氏体动态相变过程中,铁索体相变速率较快,生成铁索体的体积分数与应变量有着一定的对应关系,铁素体晶粒细小且未相变的奥氏体更加分散.在贝氏体等温处理时,过冷奥氏体动态相变后较大尺寸的奥氏体能够较快地发生贝氏体相变,但生成的贝氏体束尺寸较小,位向较为混乱;而位于相邻铁素体晶粒间,尺寸在0.5-1.5μm之间的细小奥氏体岛稳定性较高,不易于发生贝氏体相变.通过过冷奥氏体动态相变和随后的等温贝氏体处理,可以获得晶粒细小的铁索体、体积分数较高的残余奥氏体、贝氏体和残余奥氏体分布更加弥散的热轧TRIP钢.     

大型锻件喷雾冷却过程数值模拟

为研究锻件喷雾淬火冷却过程,研制了喷雾淬火热处理装置,并对轴类件进行喷雾淬火热处理试验.根据实际情况建立包含变物性、连续过冷沸腾换热边界的温度、组织、应力三场耦合非线性有限元模型,对喷雾冷却过程进行了模拟分析计算,温度计算结果与测试结果吻合较好,并分析了大型非淬透件热处理应力的尺寸效应.     

40Cr钢连续冷却相变的数值模拟

淬火冷却过程中的相变对瞬态温度场和应力有较大影响。本文以40Cr钢为研究对象,用多项式拟合了等温转变图,采用孕期叠加法确定冷却过程相变的开始时间,给出了连续冷却相变动力学的数学模拟计算式,计算了淬火过程中的相组织的百分比。     

22CrMoB钢过冷奥氏体相变规律及冷却工艺设计

利用DIL805A热膨胀仪结合金相-硬度法,测得了22CrMoB钢的临界温度,绘制了该材料的过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线),研究了该材料的过冷奥氏体连续冷却过程中的相变规律,最后依据该材料的CCT曲线和现场数据设计了变形温度和变形后冷却速度,研究了22CrMoB钢变形及冷却后其带状组织和魏氏组织等缺陷组织的析出行为。结果表明,22CrMoB钢的A_(c1)为730℃,A_(c3)为840℃,临界冷却速度大约为50℃·s~(-1),淬透性相比22CrMo钢加入B元素前得到了提高。22CrMoB钢得到了理想的变形及冷却参数:变形温度控制在940~980℃左右,冷速控制在0.6~0.9℃·s~(-1);析出组织为晶粒细小均匀的铁素体和珠光体组织,无带状组织和魏氏组织。     

回火态AerMet100钢的热物理性能

AerMet100钢是一种先进的二次硬化型Ni-Co-Cr系结构钢,通过试验获得了回火态AerMet100钢的密度、热应变、弹性模量、泊松比、热导率、流变应力随温度的变化情况,以及升温过程奥氏体转变Ac₁和Ac₃点,降温过程马氏体转变Ms点和马氏体转变系数K_m。最后基于获得的回火态AerMet100钢热物理性能数据,以齿轮淬火过程为例,采用SYSWELD有限元分析软件进行了仿真分析。结果表明,回火态AerMet100钢的室温组织为回火马氏体+残留奥氏体,在升温过程中奥氏体反应热焓为42 600 J/kg,其他热物理性能参数均在Ac₁~Ac₃范围内发生非线性变化,且测试状态和升温速度不同导致Ac₁和Ac₃存在差异,回火态AerMet100钢不同冷却速度下的Ms基本一致,约为213 ℃,马氏体转变系数K_m值为0.011 736。SYSWELD有限元仿真分析表明,试验获得的各项热物理性能数据可用于该钢的热处理模拟分析。     

DEVELOPMENT OF COMPUTER SIMULATION SOFTWARE ON PHASE TRANSFORMATION DURING QUENCHING

1.IntroductionThecomputersimulationonphasetransformationduringquenchingreceivedincreasingattentioninrecentyears.Itisofgreatimportancethatthefractionofvariousmicrostructurestransformedofaustenitedecompositionduringcofltinuouscoolingtothepropertiesofsteels.E.B.Hawbolt.t.l[1]measuredthekineticsoftheaustenite-pearlitetransformationunderisothermalandcontinuouscoolingconditionsonaeutectoidcarbonusingdiametraldilatometrictechnique.F.B.M.Fernades.t.lt2]andB.Buchmary.t.l[3]establishedmathematicalmod…     

热处理过程数值模拟综述

总结了热处理过程数值模拟的研究方法和成果，对模拟基本原理进行了扼要介绍，涉及温度场、组织场、应力场的计算。介绍了国内外发展概况和应用情况，并指出难点问题和发展方向。     

COUPLED NUMERICAL SIMULATION ON COLD ROLLER'S TEM- PERATURE FIFLD-PHASE TRANSFORMATION-STRESS FIELD DURING ITS QUENCHING PSOCESS

1.~onQuenchingisthemostwidelyusedheattreatmenttechnology.ItisacommonproblemthatdistortionandcrackarecausedbytheinternalstressduringtheqUenchingprocessofmechanicalparts,toolsanddies.Thelossofmaterials,energylandlaborPOWerisunmeasurable.ThetransientstressandresidualstressareamongtheimportantproblemsthatheattreatmentresearchershavealWaysbeenpayinggreatattelltions..LI,ZJ.Thetempo~refield,stmcturedistributionandstressfieldcontinuouslychangeduringthequenching,andtheyinteracteachothercloselyL'~'j…     

ZG0Crl3Ni4Mo不锈钢铸件凝固相变过程的数值模拟

结合相图分析了ZG0Crl3Ni4Mo(质量分数，％)不锈钢铸件凝固相变过程，提出了适合于数值模拟的物理和数学模型，分别模拟了该材质二维和三维的相变过程．为验证数值计算结果，设计并浇注了两种类型的大型试件，用金相显微镜及扫描电镜观察了铸态下微观组织形态，测定了奥氏体晶粒大小、奥氏体晶粒内马氏体板条束个数和马氏体板条间距．数值模拟结果和实验结果进行了对比，进一步从实验和模拟计算两个方面阐明了ZG0Crl3Ni4Mo不锈钢铸件凝固时的相变过程．     

DSC���о��ͺϽ���а�����������ת�䶯��ѧ

 采用非等温差示扫描量热法（DSC）测试了不同冷却速率下低合金钢中奥氏体→珠光体转变温度和转变时间,并计算了奥氏体→珠光体转变激活能。结果表明,随着冷却速率的提高,相变温度降低,相变时间缩短,相变激活能随着相变体积分数的增加而逐渐减小。     

TRANSFORMATION OF RETAINED AUSTENITE IN CARBURIZED CASE DURING FATIGUE CRACK GROWTH

The morphology of the retained austenite in the carburized case of 20CrNiMo steel and itstransformation during fatigue crack propagation through the case were investigated by usingX-ray and TEM analysis.In the carburized case both film and block shaped retainedaustenite were found.Due to the crystallographic orientation relationship at the interface,thefatigue crack is inclined to pass through the block shaped retained austenite and thereby stim-ulates its strain-induced martensitie transformation.During the process of the fatigue frac-ture,most of the retained austenite structures on the crack path are transformed into themartensite,and the untranaformed parts on the fracture surface remain less than 6%.Thetransformation of the retained austenite,which is restrieted mainly within the plastic zone,oc-curs only during the proeess of fracture,and is independent of the magnitudes of the externalstress,stress ratio and cyclic number.The volume expansion accompanying the transforma-tion creates an additional residual displacement of about 0.44μm on fracture surfaces,whichis equivalent to the magnitude of the plasticity-induced residual displacement.The phasetransformation induced fatigue crack closure is believed to be an important factor affectingthe fatigue crack behaviors in the high carbon laver of the carburized case.     

Design concept and material demand characteristics of rail

In order to improve fatigue strength in welded joints, low transformation-temperature welding wire has been developed in which residual tensile stress can be reduced. In application of the low transformation-temperature welding wire, the prevention of cold cracking without preheating in high strength steel welded joints is expected and examined from the control of residual tensile stress. However, it is expected that residual stress distribution in a welded joint can be suggested by numerical analysis, because the residual stress cannot be measured simply and non-distractively.

In this report, martensite transformation behaviour such as Ms point, transformation expansion, and so on is measured firstly by the Formaster test.

And temperature dependence of several mechanical properties was measured in full-austenite and full-martensite microstructures, and temperature dependence of mechanical properties was estimated in dual phase microstructure of austenite and martensite.

By these data, numerical analysis was carried out and martensite transformation behaviour was compared with measured and calculated results in a rigid model test. From the comparison, it was suggested that transformation superplasticity had to be considered in numerical analysis.

Next, the increase of Ms point due to transformation induced plasticity was guessed from the comparison with measured data by laser speckle measurement and calculated data under transformation superplasticity consideration.

From the all results, it was found that the measured transformation behavior and residual stress had good agreement with the calculated results under transformation superplasticity and transformation induced plasticity considerations.