TRIP590钢贝氏体区的等温转变规律

采用DIL805L型淬火膨胀仪测定了TRIP590钢贝氏体区等温转变曲线,根据膨胀量-时间的关系曲线,计算了其相变过程中的组织转变率以及对应时间的关系,确定了在不同两相区加热温度下贝氏体相变动力学模型的主要参数。结果表明:两相区加热温度一致时,实验钢贝氏体区等温温度越高贝氏体转变速率越快;贝氏体区等温温度一致时,两相区加热温度越高贝氏体转变率越高;在贝氏体等温转变图中,转变量为90%的线呈C形,即"鼻尖"处转变速度最快;相变动力学模型的预测值在转变后期比实测值偏大,但整体来说预测值与实测值吻合度较好。     

超超临界转子钢X12CrMoWVNbN10-1-1的等温转变动力学

通过膨胀试验测定了X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢连续加热过程相变动力学曲线(CHT),根据等温转变动力学与连续转变动力学之间的关系将CHT曲线转换为等温加热相变动力学曲线(IHT);采用定量金相法测定X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢以30℃/h加热至1070℃保温12h的过冷奥氏体经过不同温度等温转变的转变量与等温时间的关系,根据试验结果求解出修正的Avrami方程中的系数,并绘制出这种奥氏体化条件下的过冷奥氏体等温转变动力学曲线(TTT)。     

30Cr2Ni4MoV钢的奥氏体化动力学

研究了30Cr2Ni4MoV低压转子用钢加热过程中的连续相变动力学与等温相变动力学.在测定该钢在0.008～20 K/s加热速率下奥氏体化膨胀曲线的基础上,运用Kissinger方法对实验数据进行基于非等温相变Johnson-Mehl-Avrami(J-M-A)模型的动力学分析,确定了模型中的参数:奥氏体化相变激活能Q约为2.367×106 J/mol,J-M-A指数n约为0.2448,指前因子Ink0约为270.5.根据这些参数和J-M-A方程可进而获得等温奥氏体化相变动力学曲线.结果表明,非等温连续相变动力学曲线中包含等温相变动力学信息.对由于孕育期极短而难以准确测定的等温相变动力学曲线,从连续转变动力学数据抽取得到是一种可行而有效的方法.     

Sr细化AZ91D合金部分重熔过程的组织演变

研究了添加微量Sr细化的AZ91D镁合金部分重熔过程中的组织演变.考察了加热温度和等温时间对合金初生相形态和尺寸的影响.结果表明:添加质量分数为0.1%的Sr,在610℃浇注的AZ91D镁合金部分重熔后,可以获得初生相为球状或粒状的非枝晶半同态合金,基本具备触变过程所需要的组织状态;等温时间一定时,随着重熔温度提高,半固态组织球化过程加快,但加热温度过高,试样表面有大量液相渗出,并在自重作用下严重变形;当重熔温度一定时,随等温时间延长,初生相变得愈加膪l整,但等温时间过长,初生相有长大倾向.     

Si-Mn钢的贝氏体和残余奥氏体的两相混合组织的机械性能

作者对SUP6钢在300—500℃等温相变而获得的贝氏体和γ_R的两相混合组织的机械性能进行了研究,其结果如下。1.在贝氏体相变区域内使SUP6钢等温相变时,产生贝氏体和γ_R的两相混合组织。相变温度愈高γ_R量就愈多。2.碳在γ_R中显著浓化,在相变温度440℃时,γ_R的碳浓度达1.5%。3.γ_R在恒温附近最稳定。通过再加热,γ_R在300℃开始分解,约在450℃结束。     

核压力容器用SA508Gr.4N钢加热过程中的奥氏体相变

采用Formastor-FⅡ型热膨胀装置测定了SA508Gr.4N钢在不同加热速率下连续奥氏体化过程的热膨胀曲线,研究了该钢的连续奥氏体化相变行为,发现当加热速率较低时,相变开始温度较低,且相变温度区间延长。建立了SA508Gr.4N钢奥氏体化相变的Johnson-Mehl-Avrami(J-M-A)方程,并根据试验数据拟合得出奥氏体化相变激活能Q约为1.151×10~6J/mol,J-M-A方程参数n=0.67,lnk_0=129.6。根据J-M-A动力学方程推导出不同温度下等温奥氏体相变动力学曲线,随着保温温度的升高,奥氏体化进程加快,奥氏体化相变速率增大。根据等温奥氏体相变动力学曲线获得了SA508Gr.4N钢的温度-时间-转变量曲线。     

等温时间对60Si2Mn钢下贝氏体组织性能的影响

通过热模拟实验和盐浴淬火处理,研究了60Si2Mn钢盘条奥氏体化后在300℃等温盐浴淬火时的组织演变规律及相应的力学性能,结果表明:在300℃等温盐浴淬火,形成下贝氏体,相变孕育期约为100 s,相变完成时间约为3000 s。随等温时间延长,材料抗拉强度缓慢降低,而面缩率不断增加,等温3000 s后,材料抗拉强度保持在1800 MPa以上,面缩率可达到50%。组织分析结果显示,下贝氏体由针状铁素体和纳米级条状奥氏体组成,起到提高材料韧性的作用。     

低压转子用钢奥氏体化过程的预测

通过实验和相变动力学方法对30Cr2Ni4MoV钢在连续加热过程中的奥氏体化过程进行了研究。结果表明,奥氏体化的相变激活能Q和相变动力学参数n,k0分别为2.358×106J/mol,0.2501和269.8。通过拟合得到的奥氏体化曲线与实验结果吻合较好,并且对该钢在加热过程中的等温转变曲线进行了预测。     

Ti-1300合金的非等温ω相变研究

通过膨胀法研究了Ti-1300合金在连续加热过程中ω相变。结果表明:Ti-1300合金在连续加热过程中低温区域发生了βM→ω+β相变,高温区域发生了βM→α+β相变,随着加热速率增大,βM→ω+β相变温度范围推向高温区域;ω相的体积转变分数与温度之间关系曲线呈典型的‘S’型;非等温ω相变的激活能随着转变体积分数增大而增加,相变阻力增大,平均相变激活能约55 k J/mol。     

bcc-Fe等温压缩下相变的微观模拟与分析

使用嵌入原子势分子动力学方法,对bcc-Fe在等温压缩(沿[001]晶向)下的相变(bcc至hcp)的微观过程进行了数值模拟.结果表明,当应力超过相变阈值,hcp相开始形核并沿(011)面长大成片状体系,同时系统进入超应力松弛状态;平均应力及hcp相质量分数在初始形核时发生突变,之后与体系的体积变化近似呈线性关系;纵向偏应力与相变质量分数在整个相变过程保持线性关系;混合相中,hcp相的平均势能高于bcc相.     

Co79.5Sn20.5合金结构及等效磁导率的变化

使用DSC分析Co79.5Sn20.5合金在降温过程中的热量变化,并使用自主设计的等效磁导率测量仪测量此合金在降温过程中等效磁导率的变化情况。当Co79.5Sn20.5合金发生结构变化时,其热量和等效磁导率都存在明显的突变。研究Co79.5Sn20.5合金在固态的无序-有序相变过程中结构及等效磁导率的变化,比较不同物理性质对合金结构变化的表征情况的结果表明,合金等效磁导率的变化可以表征其液-固相变、居里转变以及固态相变等结构转变。     

磁屏蔽板对带钢温度均匀性的影响

横磁感应加热较其他传统感应加热在对薄带钢以及居里点以上带钢加热时具有更高的效率。但横磁感应加热装置在加热带钢时，由于“边部效应”导致带钢温度分布不均。针对此问题，提出了在带钢两侧增加磁屏蔽板的方式，降低带钢边部涡流密度，使其表面温度分布更均匀。以800 mm宽的45钢带材为加热对象，采用COMSOL仿真软件分别对横磁感应加热装置在“有/无”磁屏蔽板的两种工况下带钢表面的涡流场和温度场进行了耦合计算，并将带钢在感应加热装置出口处沿宽度方向的温度值进行对比，分析了磁屏蔽板对加热过程的影响，得出磁屏蔽板的最佳安装位置。     

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。     

磁一级相变La(Fe,Si)13基化合物的研究进展

对NaZn13型La(Fe,Si)13化合物在磁性、相变特性及磁熵变规律和制备方法等方面的研究进展进行总结和论述.低Si含量的La(Fe,Si)13化合物具有良好的软磁特性,表现出特殊的磁相变特征:在居里温度处的热诱导一级磁性转变和高于居里温度时的磁场诱导巡游电子变磁性转变,并伴随着巨大的磁熵变和磁致伸缩.随Si含量增高,化合物的这种特殊磁相变特征逐渐减弱,呈现二级相变特征.总结了元素替代和添加对La(Fe,Si)13化合物性能的影响,一定的合金化可以改变居里温度并保持巨大的磁熵变,这对于近室温磁致冷有着重要意义.快速凝固技术的应用解决了化合物合成困难的问题,降低了材料的制造成本,使得NaZn13型La(Fe,Si)13化合物成为最有应用前景的近室温磁致冷工质之一.本文还探讨了这种化合物用做磁致伸缩材料的可能性.     

30CrMnSiNi2A钢轴类零件感应热处理的数值模拟

利用Comsol软件对30CrMnSiNi2A钢的感应回火进行了模拟,利用控制变量法研究了感应加热过程中电源频率、电流以及线圈的结构和尺寸参数对工件内部温度均匀性的影响。结果表明,电流强度和电源频率越大,工件在感应加热过程中的升温速率越大,最终平衡温度越高,但其径向/轴向温差越大。线圈的匝数越多,工件的升温速率和径向/轴向温差越大,最终平衡温度越高。线圈半径的变化仅会对工件端部的升温速率产生影响,线圈半径越小,工件端部的升温速率越快,轴向温差越小。线圈截面外径和壁厚的变化对工件感应加热过程中的温度场没有影响。根据模拟结果的对比分析,提出了一种采用分段加热法与增设导磁体相结合的方法,对感应回火系统进行了优化。通过优化设计可使工件在感应加热过程中的径向温差基本消除,使轴向温差小于10℃。     

Finite-element simulation of moving induction heat treatment

An efficient finite-element procedure with a remesh scheme has been developed for the analysis of the moving induction heat treatment process, wherein relative motion occurs between the coil and the workpiece. In this procedure, the magnetic field is first simulated by using an updated mesh that tracks the moving coil position; the moving heat source within the workpiece material is derived from the magnetic field. The heat equation is then solved to obtain the temperature field created by the heat source. The procedure has been applied to calculate the temperature distributions in 1080 carbon steel cylinders during induction heating. The calculations have been validated by comparison with analytical solutions for the temperature distribution obtained using Green’s function methods. Finally, the temperature, residual stress, and microstructure distributions in quenched 1080 steel cylinders have been obtained using the finite-element procedure. Quenching of the heated cylinders, by both a moving cooling ring and a stationary liquid bath, has been analyzed. The finite-element procedure presented incorporates temperature-dependent material properties, phase transformations occurring in the 1080 steel, the change in magnetic permeability of the 1080 steel at the Curie temperature, and an elastoplastic stress model based on a mixed hardening rule. The simulation results demonstrate that the finite-element procedure could be applied to a variety of moving induction heat treatment problems to determine the residual stress and microstructure distributions in the heat-treated component. It also could be used in the design of process parameters and coils.     

基于ABAUQS-Matlab对42CrMo钢表面感应淬火奥氏体化参数的研究

目的 确定42CrMo钢感应淬火过程的奥氏体相变动力学参数,并验证其可靠性。方法 根据不同加热速率下42CrMo钢奥氏体膨胀曲线,基于经典JMAK（Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov）模型和Kissinger方法,确定了42CrMo钢奥氏体化相变动力学的参数。建立ABAQUS局部移动式感应淬火模型,选取淬火区域加热过程中点的温度变化曲线作为验证奥氏体化模型的对象。基于Scheil法则和JMAK相变动力学模型,采用文中求解得到的奥氏体化参数,采用Matlab对42CrMo连续转变过程离散为每个时间间隔的等温相变并求解,并对照相关学者采用的扩展解析动力学模型和JAMK模型,加以验证。结果 根据上述方法,得到的42CrMo奥氏体相变动力学参数为：激活能Q为2.04×106 J/mol,指前因子lnk0的值取230.78,Avrami指数n取0.427。将淬火加热过程离散为数量很大的均匀时间间隔,并以求解的动力学模型在每个间隔内进行对应温度条件下奥氏体体积分数的求解并顺次叠加,以模拟得到的奥氏体转变时间和转变温度等作为依据,该模型有良好的表现性。结论 对42CrMo非等温且加热速度不恒定的连续奥氏体转变过程,JAMK模型拟合表现良好,采用文中求解的参数组对表面感应淬火的奥氏体转变历程进行仿真预测是可行的。     

铸态GCr15钢在连续加热过程中的奥氏体化动力学特征与组织演变

利用DIL805A热膨胀仪记录了铸态GCr15钢在不同的加热速率下(0.5、3、5、30、100 ℃/s)的线膨胀量,获得了不同加热速率下的热膨胀曲线和奥氏体体积转变分数曲线,研究了加热速率对奥氏体化的影响。采用高温光学显微镜对该钢在连续加热过程中的奥氏体转变过程进行了观察分析。研究表明:GC15钢在连续加热过程中的奥氏体转变可分为3个阶段:在760~790 ℃为珠光体向奥氏体的转变、(Fe, Cr)₃C_II向奥氏体中的溶解和奥氏体的成分均匀化温度分别为790~890 ℃及890 ℃以上。并且随着加热速率提高,相变临界温度提高,相变速率提高。在连续加热过程中,铸态GCr15钢的奥氏体转变是一个形核和长大交替进行的过程。     

Finite-element simulation of induction heat treatment

An efficient finite-element procedure has been developed for the analysis of induction heat treatment problems involving nonisothermal phase changes. The finite-element procedure first simulates the magnetic field developed when currents flow through an induction coil by solving Maxwell’s electromagnetic field equations; at the following step, it calculates the temperature distribution in the workpiece due to eddy currents induced by the magnetic field. The final stage of the simulation involves the determination of the distributions of residual stress, hardness, and microstructure in the workpiece. The finite-element analysis includes temperature-dependent material properties, changes in permeability of the workpiece at the Curie temperature, a mixed hardening rule to describe the material constitutive model, and the incorporation of time-temperature-transformation (TTT) diagram. The procedure was applied to the simulation of the induction hardening of 1080 steel bar. Firstly, the magnetic field and temperatures developed in the workpiece during (a) the induction heating of an infinitely long 1080 steel cylinder by a single encircling coil and (b) the induction heating of a semi-infinite half-space by a single coil suspended above it were calculated using the finite-element procedures. These were validated by comparing them with analytical solutions derived for these configurations using a Green’s function method. Finally, to demonstrate the predictive capability and practical applicability of the current finite-element procedure, two examples pertaining to the induction heat treatment of an infinite 1080 steel bar of square cross section and a notched finite 1080 steel cylinder of circular cross section were analyzed to predict the magnetic field, temperature, and residual stress distributions. The current finite-element procedure could be used as a powerful design tool for linking induction heat treating parameters with the mechanical property attributes of the heat treated component.