精密硬态切削表面白层组织形态的研究

对后刀面磨损量为0．1mm时的精密硬态切削GCr15轴承钢表面白层微观组织形态及其硬度特性进行了研究，硬态切削表面由白层、过渡层和基体材料三部分组成。白层组织中存在马氏体、奥氏体和碳化物等组织形态，白层硬度较基体高而过渡层硬度较基体低，高硬度白层是由于超细颗粒和大位错密度导致的。后刀面磨损量为0．1mm时白层厚度可达到10～15μm，因此有必要控制合理的后刀面磨损量来保证后续超精加工工序。精密硬态切削表面白层的形成是剧烈塑性变形导致的。     

晶粒尺寸对低层错能Fe-Mn-Si-Al奥氏体合金钢准静态力学性能的影响

在不同温度(700,730,800,900,1 000,1 100,1 200℃)下对低层错能Fe-29.8Mn-5.0Si-1.7Al合金钢冷轧板进行退火处理,研究了原始奥氏体晶粒尺寸对其准静态力学性能和变形过程中相变行为的影响规律。结果表明:随退火温度(高于730℃)升高,合金钢发生明显静态再结晶,晶粒尺寸增加,组织均为单一奥氏体;再结晶退火合金钢在拉伸变形过程中均发生ε马氏体相变,细晶(奥氏体晶粒尺寸小于21μm)有助于合金钢获得高屈服强度和高抗拉强度,粗晶(奥氏体晶粒尺寸大于90μm)内部形成了均匀分布且相互交截的多变体ε马氏体,有利于提高其塑性。     

高速硬切削加工表面白层形成机理研究

白层是高速硬切削的特有现象,对加工表面完整性和零件的服役性能有着重要影响。针对高速硬切削加工表面白层问题,进行了对GCrl5淬硬轴承钢高速硬切削试验和表面白层测试,研究了不同切削条件下的白层形成机理,分析了切削速度和刀具磨损状态对白层特征的影响规律。分析结果表明,白层厚度随切削速度和后刀面磨损的增大而增大,而其分布的均匀性和连续性也将变差;切削速度和后刀面磨损的增加引起切削温度升高,导致加工表面快速淬火效应,使得白层厚度增大,其中切削速度的影响较为显著;在切削速度较低(100 m/min左右)时白层的形成机理主要为塑性变形,切削速度超过300 m/min则主要是马氏体相变所致,而在中间切削速度(200 m/min左右)时为2种机理的混合作用结果。     

动态再结晶过程的定量化可视化元胞自动机模拟

以热加工过程的金属学理论为基础,将金属的宏观热塑变形参数和内部能量状态引入以正六边形为基元的元胞自动机仿真方法,建立定量化、可视化的动态再结晶二维元胞自动机模型。模型中充分考虑了形核率、临界形核位错密度、位错密度增长以及再结晶晶粒长大驱动力和内部能量状态等多方面因素,可模拟加工硬化、动态回复、形核以及再结晶晶粒长大等一系列过程。利用该模型以纯铜为例对不同温度、不同应变速度下的动态再结晶过程进行模拟,再现动态再结晶形核、晶粒长大的微观组织演变过程,定量分析动态再结晶的动力学特征,并在该模型的基础上分析应变速率对动态再结晶过程以及再结晶晶粒尺寸的影响。模拟结果与相同热变形条件下的纯铜试验结果基本吻合。     

Al2O3基陶瓷刀具干切削淬硬钢H13时的加工表面质量研究

试验研究了不同速度下Al_2O_3/(W,Ti) C陶瓷刀具的磨损寿命以及不同后刀面磨损量时对应的切削温度,不同切削速度时刀具后刀面磨损量对表面粗糙度、表面残余应力以及加工硬化等表面完整性的影响规律及机制。结果表明:随着切削速度提高,工件已加工表面粗糙度减小;随着陶瓷刀具后刀面磨损量增加,表面粗糙度先减小后增大;已加工表面的残余压应力随切削速度增大而逐渐减小;表面残余应力随后刀面磨损量增大从残余压应力向残余拉应力转变;随着切削速度的提高,工件表面加工硬化逐渐降低;已加工表面显微硬度值和硬化层深度随后刀面磨损量增加而增大。     

奥氏体晶粒细化的研究

在Gleeble1500热模拟机上以SS400钢为研究对象,用冷加工 回火再结晶和冷加工 a→γ逆相变等工艺,研究了冷变形对马氏体(铁素体)再结晶行为的影响以及奥氏体晶粒细化的方法。结果表明：低温变形对板条马氏体的再结晶行为有一定影响,并且由于低温变形后快速升温的铁素体回复、再结晶与奥氏体(铁素体)相变等相继发生,从而得到比较细小的奥氏体晶粒。     

元胞自动机方法模拟再结晶过程的建模

建立了模拟再结晶过程的二维元胞自动机模型,并且介绍了微观组织的显示方法,以MATLAB为平台进行程序的编制。模型采用位置过饱和形核与恒定速率形核两种形核方式,研究了不同算法下再结晶过程的动力学。结果表明：网格规模与邻居关系对再结晶动力学的Avrimi指数n几乎没有影响;采用交替Moore型邻居关系得到的最终组织与真实组织更加接近;位置过饱和形核得到的再结晶晶粒尺寸比恒定速率形核的晶粒尺寸更均匀。     

基于热激活理论和曲率驱动机制的晶粒长大元胞自动机模拟

参考已有的元胞自动机(CA)模型,提出不同的元胞转变规则,建立了基于热激活理论和曲率驱动机制的晶粒长大二维元胞自动机模型,并利用圆形晶粒的收缩过程对模型进行了验证;根据所建模型对晶粒长大过程进行模拟,得到了晶粒显微组织的演变与动力学曲线,分析了晶粒尺寸和晶粒边数的分布规律。结果表明:晶粒长大是大晶粒吞噬小晶粒的过程;晶粒稳定时应当为正六边形,且晶界为直线;晶粒长大指数为0.481,与理论值接近;晶粒尺寸和边数分布具有时间不变性,不同边数的晶粒生长动力学不同;模拟结果与相关理论和文献结论一致。     

考虑晶粒变形动态再结晶过程模拟的元胞自动机法

结合金属塑性成形过程的冶金学原理,给出了一种考虑动态再结晶过程晶粒变形的元胞自动机模型.考虑了晶粒变形对再结晶形核的影响,给出了一种与基元形状有关的形核概率计算方法.根据动态再结晶晶粒生长速度和与其相邻基元形状确定转变概率.采用元胞自动机模型对动态再结晶组织的演变进行了模拟,模拟结果与不考虑晶粒变形的结果进行了比较.     

马氏体时效不锈钢强度逆晶粒尺寸现象研究

研究了Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢固溶处理锻态粗大晶粒遗传,以及通过再结晶显著细化奥氏体晶粒的过程。研究结果表明,相对较低的温度固溶处理以非扩散α′→γ逆转变形成奥氏体,遗传锻态粗大晶粒形态和尺寸,提高固溶处理温度发生再结晶,使奥氏体晶粒显著细化。由于非扩散α′→γ逆转变形成奥氏体内高密度缺陷会遗传到固溶处理后的马氏体内,马氏体内高密度缺陷具有增强时效析出和析出强化相的弥散分布的作用,因此屈服强度和抗拉强度明显高于通过再结晶细化奥氏体晶粒的试样,即出现强度的逆晶粒尺寸现象。