HN2154非调质钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线研究

采用热膨胀仪、金相显微镜与维氏硬度计对轿车前悬挂前后控制臂HN2154高氮非调质钢的过冷奥氏体在不同冷速条件下的连续冷却转变曲线(CCT)进行了测定,观察和测试了该试验钢在不同冷却条件下的组织号性能.结果表明,所测定的CCT曲线的可靠性已经得到实际工业生产的验证.     

强制冷却对电渣焊接头温度场影响的数值模拟

为了研究强制冷却对箱型柱中腹板与隔板处电渣焊接头的热影响区宽度、高温停留时间和Δt_8/5时间的影响,以MSC.Marc软件为平台,开发了用于电渣焊接头温度场计算的有限元方法. 在该有限元模型中,采用半椭球等密度移动热源模型和实测得到的低合金高强度钢SM490A材料的高温热物理性能参数,计算了电渣焊接头在空冷、铜冷和水冷等3种冷却条件下的温度场. 同时,采用试验方法实测了空冷条件下电渣焊接头典型位置的热循环曲线. 结果表明,计算得到的热循环曲线与实测结果十分吻合,验证了所开发的数值计算方法的妥当性. 通过对比3种冷却条件下的计算结果发现,电渣焊接头在铜冷和水冷条件下, 热影响区的宽度较空冷条件下明显减小,高温停留时间大幅短缩,同时Δt_8/5时间也显著缩短了.     

Q&P钢连续冷却过程的相变与组织研究

在formastor热模拟试验机上研究了Q&P钢在不同连续冷却条件下的组织变化情况,用热膨胀法绘制了该钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线).用光镜对组织进行了观察,研究了Q&P钢的连续冷却转变过程及其对产物组织的影响.实验表明,随冷却速度的增加,该钢铁索体、珠光体和贝氏体的相变开始温度和结束温度都趋于降低;只有当连续冷却速度在45℃/s左右时,才能抑制其他组织的析出,最终得到马氏体和残留奥氏体.该钢种CCT曲线的测定可以为新工艺的制定提供一定的参考依据.     

X70管线钢连续冷却转变规律的试验研究

利用Gleeble-3500热/力模拟试验机研究了X70管线钢在连续冷却条件下的组织变化规律,绘制了试验条件下X70管线钢的动态CCT曲线。结果表明,随着冷却速度的提高,X70管线钢组织由多边形以及准多边形铁素体逐渐转变为针状铁素体。实验室条件下X70管线钢冷却速度大于40℃/s时,得到的组织类型为针状铁素体,使X70管线钢具有良好的强韧性。     

镍基高温合金多叶片定向凝固过程数值模拟

建立了基于Monte Carlo法的射线追踪模型,并用来动态处理定向凝固抽拉过程中多叶片间以及叶片与加热炉间的辐射换热过程.模型中考虑了抽拉速度、加热炉几何尺寸等影响,研究了2种抽拉速度下的温度分布.得到的温度采样点冷却曲线与实际冷却曲线进行了对比并得到了较好的结果.多叶片条件下,冷却区叶片靠近炉壁的温度低于同一水平线上靠近炉腔中心部分的温度.抽拉速度为7.0 mm/min时等温线的斜率高于抽拉速度为4.5 mm/min时的斜率.炉腔的几何尺寸对凝固过程温度分布有重要影响.     

硼对低碳钢动态CCT曲线和微观组织的影响

在Gleeble-3800热模拟试验机上,对含硼与不含硼低碳钢进行模拟轧制热压缩试验,测定并绘制出连续冷却转变曲线(动态CCT曲线),分析了硼对试验钢动态CCT曲线及其微观组织的影响。结果表明,当在低碳钢中加入0.001%的硼时,其相变过程比无硼低碳钢稳定,并且由于硼元素的作用,铁素体、珠光体得到了有效地抑制,从而使动态CCT曲线右移。加入硼可使贝氏体在较低的冷却速度(0.2℃/s)下形成,因此在同等冷却速度条件下,可以获得更细小的板条状贝氏体组织,同时,获得马氏体的临界冷却速度降低,从而提高了该低碳钢的淬透性。     

大型铸锭凝固过程热模拟方法

提出了一种大型铸锭凝固过程热模拟方法并开发了一套热模拟试验装置。将数值模拟得到的大型铸锭凝固过程冷却曲线作为热模拟试验单元的控制条件,实现用20 kg小铸锭再现几百吨大型铸锭凝固组织的目的。此模拟方法弥补了数值模拟和铸锭解剖法的不足,为了解大型铸锭缓慢冷却条件下凝固组织提供了研究手段。利用该装置模拟了230 t低压转子钢的凝固过程,凝固组织为粗大树枝晶,与铸锭解剖结果较一致,表明该方法可以实现缓慢冷却条件下凝固组织的模拟。     

Nb微合金化X65MO钢连续冷却转变行为研究

利用Gleeble-2000D热模拟机研究了Nb微合金化X65MO海底管线钢连续冷却转变行为,采用膨胀测量法并结合金相-硬度法测定了试验钢X65MO的静态和动态连续冷却转变曲线(CCT曲线)。结果表明,试验钢X65MO的静态和动态连续冷却条件下组织均由多边形铁素体加珠光体向针状铁素体转变。静态连续冷却条件下冷却速度达到3℃/s时开始出现针状铁素体组织,而动态连续冷却条件下冷却速度为1℃/s时开始出现针状铁素体组织。当冷却速度达到30℃/s时,动态连续冷却条件下组织主要是针状铁素体,而静态连续冷却条件下组织主要是针状铁素体和多边形铁素体。无论是静态还是动态连续冷却条件下,硬度都随冷却速度的升高而逐渐增大。但动态连续冷却条件下,试样的硬度值比静态的高9～21 HV10。     

07MnNiMoDR钢奥氏体连续冷却转变曲线

利用膨胀法结合金相-硬度法,在膨胀仪上测定了07MnNiMoDR钢的临界点Ac1和Ac3;测定了该钢在不同冷却速度下连续冷却时的膨胀曲线,获得了连续冷却转变曲线(CCT曲线);研究了冷却速度对该钢组织及硬度的影响。结果表明,当冷却速度为0.5℃/s时,转变产物为铁素体和珠光体,当冷却速度为1~5℃/s时转变产物是铁素体、珠光体和贝氏体,当冷却速度为10~80℃/s时转变产物为贝氏体,当冷却速度大于150℃/s时,转变产物为马氏体。该钢种CCT曲线的测定可为生产实践和新工艺的制定提供一定的参考依据。     

铝合金凝固过程中传热系数的数值求解及二次枝晶间距预测

以A357合金为研究对象,利用反运算,即试验温度曲线与模拟冷却曲线有限元对比耦合的方法,计算了在空冷和水冷条件下铸件/铸型间传热系数与冷却时间的关系,获得了精确的边界条件。在此基础上,对合金凝固过程中的冷却行为以及二次枝晶间距的分布进行模拟,并与试验结果进行对比。结果表明二者相符合。     

60 mm厚Q550D 钢板在线淬火韧性提升的研究

针对在线淬火厚规格高强钢板韧性提升问题,对比分析了在线淬火工艺与离线淬火工艺的差异;根据某产线在线淬火的工艺特点,建立了水冷模拟仿真模型,得到了60 mm厚Q550D钢板在线淬火过程中的温度场;根据实际的冷速,对钢板化学成分进行了优化设计,即提高碳当量,并添加Mo、Cr等强淬透性元素,以此提高材料的淬透性,在现有的冷却速率条件下得到以马氏体为主的组织,其回火后组织使钢板强韧性匹配良好,韧性明显改善,能够满足60 mm特厚调质高强钢板的性能要求。     

淬火冷却速度对ZG30Si2Mn3B组织和性能的影响

在测试了含0.31%C,2.11%Si,2.89%Mn,0.005%B,0.10%RE和0.12%Ti的ZG30Si2Mn3B的临界点和连续冷却曲线基础上,研究了淬火冷却速度对铸钢组织和性能的影响。结果表明,在水冷淬火条件下,获得了低碳马氏体 条状贝氏体组织。在雾冷淬火条件下,获得了条状贝氏体。在空冷淬火条件下,获得了粒状贝氏体。在炉冷条件下,获得珠光体 过饱和铁素体组织。另外,随着淬火冷却速度增加,ZG30Si2Mn3B的硬度和强度增加,冲击韧性和断裂韧性则在空冷淬火条件下获得了最高值。磨损试验结果显示,空冷贝氏体组织具有最佳的耐磨性能。     

6063铝合金在线淬火实验及有限元模拟

通过淬火试验获得了6063铝合金的在线淬火冷却曲线,结合数值方法获得该合金的在线淬火换热系数,运用ABAQUS有限元软件动态模拟了其在线淬火过程.结果表明:喷水淬火初始阶段,换热系数较小,随着淬火温度降低,换热系数逐渐增大至峰值约47 kW/(m2·℃),随后又逐渐减小;有限元模拟获得的冷却曲线与实测冷却曲线基本吻合;淬火时试样的温度分布符合一维传热特征,轴向应力呈“内压外拉”状态,且无论是拉应力还是压应力都在淬火开始不久后出现峰值.     

淬火工件内温度场的计算机模拟

根据实测的淬火介质冷却速度曲线推导了淬火冷却过程换热系数h值的数学表达式,研究了圆柱体工件内淬火过程中瞬变温度场的数学模型及其数值解.利用计算机计算淬火过程中工件内瞬变温度场,在实际生产中取得了满意的结果.     

极薄、超宽规格装甲板压力淬火工艺数值模拟优化

利用数值模拟的方法对极薄、超宽规格装甲板淬火过程的畸变进行了模拟研究,并对脉冲式压力淬火的控制参数进行了优化。通过对比不同冷却条件装甲板的变形量,确定了脉冲式压力淬火的脉冲压力和周期。结果表明,脉冲约束的模拟条件下,装甲板在厚度Z方向上的最终变形量为1.7 mm,不仅小于2 mm的标准要求,而且可以实现装甲板的小淬火畸变前提下满足其表面无压痕、划痕等其他损伤的实际生产需求。     

Numerical Methods for Safeguarding the Performance of the Quenching Process

A new numerical technique for testing and evaluation of quenching media and quenching systems is outlined. The measured time-temperature samples as a result of cooling curve test are analyzed by the new software developed, in order to characterize quantitatively the quenchants. The method applied is based on Fourier analysis. Examples for evaluation and comparison of cooling performance of quenchants are presented the applicability of the computational technique.     

淬火介质的冷却特性曲线究竟说明了什么

在用标准测试仪检测淬火介质冷却特性的同时,用摄像机摄录了探棒周围的状况.对比发现,按测得的冷却特性曲线的形状划分的冷却阶段,与探棒表面实际发生的冷却情况大不相同.说明了产生这种差异的原因.通过分析和推理,得出了结论:不能从淬火介质的冷却特性曲线去划分探棒所处的冷却阶段;凭测出的冷却特性曲线不可能准确推算实际工件可能获得的冷却情况;淬火介质的冷却特性曲线只宜用在介质冷却特性的相互对比中.     

Computation of synthetic surface heat transfer coefficient of 7B50 ultra-high-strength aluminum alloy during spray quenching

According to inverse heat transfer theory, the evolutions of synthetic surface heat transfer coefficient (SSHTC) of the quenching surface of 7B50 alloy during water-spray quenching were simulated by the ProCAST software based on accurate cooling curves measured by the modified Jominy specimen and temperature-dependent thermo-physical properties of 7B50 alloy calculated using the JMatPro software. Results show that the average cooling rate at 6 mm from the quenching surface and 420–230 °C (quench sensitive temperature range) is 45.78 °C/s. The peak-value of the SSHTC is 69 kW/(m²·K) obtained at spray quenching for 0.4 s and the corresponding temperature of the quenching surface is 160 °C. In the initial stage of spray quenching, the phenomenon called “temperature plateau” appears on the cooling curve of the quenching surface. The temperature range of this plateau is 160–170 °C with the duration about 3 s. During the temperature plateau, heat transfer mechanism of the quenching surface transforms from nucleate boiling regime to single-phase convective regime.     

基于DEFORM反传热模型表面换热系数的确定

以7075铝合金厚板淬火过程为对象,研究DEFORM反传热模型中控制参数对表面换热系数计算和温度预测精度的影响规律。结果表明,当选择实测温度曲线上的拐点温度作为温度控制点,且表面换热系数初始值接近平均换热系数时,采用反传热模型确定的表面换热系数所预测的冷却曲线与实测曲线吻合较好。在此基础上选取合理的控制参数,并确定了7075铝合金厚板淬火过程的表面换热系数,经冷却曲线预测结果与实测值对比表明,采用DEFORM反传热模型确定的表面换热系数所预测的温度场有较高精度,可以满足工程应用需要。     

整体辗钢车轮淬火工艺的数值模拟

利用DEFORM-HT软件结合CL60钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线),研究了某840D型车轮在不同淬火工艺下的温度场、应力场以及微观组织变化情况。结果表明:踏面喷水淬火工艺是最优淬火方案,踏面喷水淬火后车轮的最大等效应力(卸载之后的等效应力即为残余应力)为245 MPa,优于其他方案,车轮踏面在淬火过程中发生马氏体转变可以增加车轮的耐磨性,车轮轮辋表面的硬度约为33 HRC,满足企业27~34 HRC的要求。根据实际工况结合CL60钢的CCT曲线建立了车轮喷水淬火的试验方案,观察试样的显微组织并与模拟结果进行对比,证明模拟结果是可靠的。