压下量对铸态42CrMo钢动态再结晶的影响研究

运用刚粘塑性有限元Deform软件和热力耦合方法对铸态42CrMo钢热压缩过程中动态再结晶行为进行了研究,得到了热压缩过程中动态再结晶百分数分布规律.模拟发现再结晶晶粒细化区主要分布在心部大变形区和接触边缘区域,鼓部外圈仍为粗晶区.通过金相观察法验证了模拟的正确性.     

铸态42CrMo钢的高温塑性变形特性

利用Gleeble 1500D热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s-1、变形温度为1000~1150℃、变形量为60%的条件下对铸态42Cr Mo钢的高温塑性变形特性进行了研究。结果表明,材料的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;试验钢的峰值应力激活能Q=325.63 k J/mol,稳态应力激活能Q=271.84 k J/mol;变形过程中动态再结晶晶粒平均尺寸随温度的增大而增大,随应变速率的增大而减小,其自然对数与Zener-Hollomon参数的自然对数成线性关系。     

铸态42CrMo钢热变形及正火过程中微织构演化北大核心CSCD

在Gleeble-3500热力模拟机上对铸态42Cr Mo中碳低合金钢进行热压缩实验,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)以及电子背散射衍射(EBSD)技术分析热变形和880℃/2 h正火后的组织与微织构。实验结果表明:变形条件为1000℃/0.1 s-1时,在形变带和三叉晶界处新生再结晶晶粒,平均晶粒直径小;沿着<001>//ND分布旋转立方织构和立方织构;880℃/2 h正火过程中晶粒发生长大,晶粒内弥散分布碳化物颗粒,主要发生回复和静态再结晶,织构类型为立方织构和高斯织构。在1100℃/0.1 s-1条件下,晶粒尺寸较大,组织均匀,再结晶充分,大角度晶界占三分之二;织构组态为{001}<110>织构和沿着ξ-取向线的{110}<112>织构;正火后碳化物含量增加,珠光体片层间距减小,组织演变机制为高温回复与亚动态再结晶,织构类型表现为{110}<112>取向密度减小,旋转立方织构取向密度增大。     

42CrMo钢动态再结晶的临界条件

采用Gleeble-1500热模拟试验机对挤压态42CrMo钢进行等温热压缩实验,研究了在温度为1123～1348 K,应变速率为0.01～10 s-1条件下的动态再结晶行为。流变应力曲线对比分析表明:42CrMo钢在0.01～1 s-1的低应变速率下(除1 s-1和1123 K)发生动态再结晶型软化,在1～10 s-1的高应变速率下(含1 s-1和1123 K)发生动态回复型软化。采用加工硬化率的方法处理流变应力数据,结合lnθ-ε曲线的拐点及2(lnθ)/ε2-ε曲线的零点判据,研究42CrMo钢热塑性变形中动态再结晶发生的临界条件。结果表明:所有压缩试样均发生了动态再结晶;增加应变速率及降低变形温度会抑制动态再结晶的发生。进一步引入表征动态再结晶临界条件的临界应变模型,建立了临界条件与各热力参数之间的数学关系。验证表明该模型相对误差不超过7.8%。     

形变温度对42CrMo钢塑性成形与动态再结晶的影响

以热物理模拟试验为基础,得到42CrMo钢发生动态再结晶的数学模型。采用热-力耦合的弹塑性有限元法对42CrMo钢圆柱试样的热变形过程进行了数值模拟,讨论了形变温度对42CrMo钢塑性成形与动态再结晶的影响。模拟结果表明,热变形过程中,试样各部位变形不均,心部的等效应变最大,变形不均匀性在950℃附近达到最大值;试样各部位的等效应力大小分布不均,其最大值在低温时一般出现在心部与粘着区/自由变形区的交界处,高温时一般出现在粘着区;动态再结晶分数随着形变温度升高而增大,当形变温度较低、压下量较大时也会发生较大程度的动态再结晶;试样各部位的动态再结晶晶粒大小分步不均,再结晶晶粒随形变温度升高而迅速粗化。     

42CrMo钢亚动态再结晶行为研究

利用双道次热压缩的方法,研究了42CrMo钢在高温变形道次间隔时间内奥氏体的亚动态再结晶行为。基于试验结果,建立了42CrMo钢的亚动态再结晶动力学模型。讨论了工艺参数对亚动态再结晶晶粒大小的影响规律。结果表明,42CrMo钢很容易发生亚动态再结晶,道次间隔时间越长,材料软化程度增大,亚动态再结晶越明显。随着变形温度的升高、应变速率的增大,完全亚动态再结晶所需时间迅速减少;将亚动态再结晶动力学模型的预测结果与试验结果进行比较,二者吻合较好;变形温度越低、应变速率越大,亚动态再结晶晶粒越小。相同形变条件下,亚动态再结晶晶粒明显细于静态再结晶晶粒。     

泡沫陶瓷过滤对42CrMo钢中夹杂物的影响

在42CrMo钢铸件浇注系统中采用氧化锆泡沫陶瓷过滤，对过滤试样与未过滤试样的力学性能进行检测对比，并采用扫描电镜观察、能谱分析等手段进行分析研究。实验结果表明，泡沫陶瓷过滤对42CrMo钢中20μm以下的夹杂物有明显作用，经过滤后试样的伸长率有较大幅度提高。     

铸态42CrMo钢热压缩本构模型的建立

以Gleeble- 1500热物理模拟试验为基础,研究了热压缩变形过程中不同变形速率和形变温度对流变应力的影响.通过线性回归确定了铸态42CrMo钢的应变硬化指数以及形变激活能,结合试验数据拟合了铸态42CrMo钢在高温条件下的流变应力本构方程.     

热变形对35CrMo钢淬火马氏体晶体学特征的影响北大核心CSCD

通过热压缩实验获得不同应变下35CrMo钢的淬火马氏体组织。基于电子背散射衍射(EBSD)测试技术研究了热变形对35CrMo钢淬火马氏体晶体学特征的影响,重点分析了不同变形量下奥氏体晶粒尺寸及马氏体变体组合特征的变化。研究结果表明:多轮动态再结晶的出现造成了高温真应力-真应变曲线的多峰变化,且第1轮动态再结晶明显细化了奥氏体晶粒。原始奥氏体的晶粒取向决定了淬火后马氏体变体的类型,且淬火马氏体变体的组合方式均为密排面组合。不同变形量下淬火马氏体变体间的取向差集中在50°~60°范围内,可通过引入大角度晶界来细化晶粒。     

基于铸辗复合成形的42CrMo钢稳态变形参数的确定

通过热压缩试验获得42CrMo钢铸坯的流变应力,以动态材料模型和Prasad's失稳准则为基础,建立不同变形量下42CrMo钢铸坯的功率耗散图、失稳图及加工图,分析其热变形过程并确定稳态变形参数。研究得出了变形失稳区在高应变速率(大于0.35 s^-1)时出现,且随应变速率的增加和变形量的增大,失稳区域变宽。变形温度850~1150 ℃、应变速率0.05~0.35 s^-1为稳态变形区域。功率耗散效率的峰值35%出现在1100 ℃/0.05 s^-1处,被认为是最佳变形工艺参数。     

铸态50Cr5MoV钢的动态再结晶行为分析

采用Gleeble-3800热模拟实验机对铸态50Cr5MoV钢进行热压缩实验,研究其在变形温度为900℃、950℃、1 000℃、1 050℃、1 100℃和应变速率为0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1条件下的动态再结晶行为。结果表明:铸态50Cr5MoV钢在热变形过程中发生了动态再结晶,且随着应变速率的降低以及变形温度的升高,动态再结晶越容易发生。     

工艺参数对42CrMo钢激光淬火效果的影响

对42CrMo钢进行不同参数下的激光淬火处理,研究了激光淬火功率和扫描速度对42CrMo钢表面淬火硬度和淬火深度的影响规律,分析了在激光功率密度为定值时不同激光淬火参数下硬化性能的变化趋势。研究结果表明,激光功率的增大和扫描速度的减小均可以提高淬火层的深度和硬度;结合激光功率和扫描速度计算所得的能量密度参数与淬火效果存在较强相关性,在能量密度相同时,高功率高速度参数可以增加淬火硬度和深度,并提高加工效率。     

冷处理对42CrMo钢硬度和耐磨性的影响

在42CrMo钢常规处理的基础上增加了冷处理,研究浅冷处理和深冷处理对42CrMo钢硬度和耐磨性的影响。结果表明,经浅冷处理和深冷处理后,42CrMo钢中残留奥氏体向马氏体发生转变,且碳化物析出增多,致使钢的硬度和耐磨性均有提升,且深冷处理后硬度和耐磨性提升幅度高于浅冷处理。     

精炼渣成分对42CrMo钢洁净度的影响

为了研究不同精炼渣对42CrMo钢中洁净度和夹杂物数量、尺寸的影响,采用渣-钢平衡试验和FactSage热力学理论研究了CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元渣系对42CrMo钢中洁净度和夹杂物控制的影响规律。结果表明,当初渣碱度(CaO/SiO₂的质量比)和钙铝比(CaO/Al₂O₃的质量比)分别为5和1.8时,能将钢中T.[O]质量分数降至7.5×10^-6,同时夹杂物尺寸控制良好,均小于8μm,在该渣系条件下,42CrMo钢的精炼效果最好;研究还表明,钢中夹杂物成分受渣系影响较大,特别是钢中夹杂物Al₂O₃含量受渣中Al₂O₃活度影响较大,Al₂O₃活度高的精炼渣渣系去除夹杂物Al₂O₃的能力弱,导致此精炼渣系下钢中夹杂物Al₂O     

驱动辊转速对铸态42CrMo钢环件热辗轧微观组织的影响规律

环形铸柸微观组织的演变规律及合理控制是环类零件铸辗复合成形新技术发展面临的主要瓶颈问题.驱动辊转速是影响铸坯材料再结晶行为及组织状态的关键因素之一.本文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo铸坯环件热辗轧的宏微观有限元模型,模拟揭示了环形铸坯材料的动态再结晶行为,阐明了驱动辊转速对再结晶晶粒尺寸及其分布的影响规律与机制.结果表明:铸坯材料动态再结晶百分数在环件内、外层高而使晶粒细化,而在环件中间层低导致粗品;驱动辊转速增大,铸坯材料动态再结晶百分数增加,轧制环件的平均晶粒尺寸减小;驱动辊转速对平均晶粒尺寸分布的均匀性影响不大.     

热处理对42CrMo钢截齿微观组织与力学性能的影响

以国外同类产品为参考,采用复相处理以及局部感应淬火等多种热处理工艺,研究了42CrMo钢截齿的硬度、冲击吸收能量,并表征了微观组织、断口形貌等,分析了热处理工艺对微观组织和力学性能的影响。结果表明,复相热处理工艺的组织均为下贝氏体/马氏体(LB/M)以及少量残留奥氏体(RA),晶粒更细小且LB具有更好的综合力学性能,比淬火和低温回火(Q-T)工艺的冲击吸收能量更高;局部感应淬火工艺不但冲击吸收能量和齿头硬度最高,而且实现了齿头硬、齿柄软的轴向硬度分布,利于延长服役寿命;Q-T工艺处理后的试样冲击断口呈解理脆断形貌,复相处理的试样呈准解理断裂形貌,局部感应淬火处理的冲击试样呈韧性断裂形貌,得益于调质态(Q&T)组织的优良力学性能。试验数据表明,调质和局部感应淬火的热处理工艺更适合用于硬基材作业的截齿产品。     

42CrMo钢离子氮碳氧多元共渗及动力学分析北大核心CSCD

以42CrMo钢为材料,通过在离子氮碳共渗过程中添加空气进行离子氮碳氧多元共渗。采用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对渗层形貌、渗层厚度、渗层物相和截面硬度进行分析。研究结果表明,在传统离子氮碳共渗过程中添加适量的空气具有显著的催渗效果,且以空气流量为0.3 L/min的效果最佳,截面硬度也得到大幅度提高。离子氮碳氧多元共渗中氮原子的扩散激活能从传统离子氮碳共渗的56.12 k J/mol降低到25.27 k J/mol。同时,对离子氮碳氧多元共渗的机理进行了分析。