预备热处理—冷轧变形材料组织遗传演化规律研究

论文摘要

环件轧制是一种先进的连续局部塑性成形工艺,主要用于制造各种截面形状的无缝环形零件,具有生产成本低,产品性能优良和产品精度高等优点,广泛地应用于汽车、火车、船舶、航空航天和原子能等工业领域中。本文通过有限元模拟和实验的方法,研究了矩形截面的冷轧环件在预备热处理、冷轧和淬火过程中的微观组织演化和变形行为,为环件冷轧工艺的优化和产品精度的提高提供了理论基础。首先对45钢环件进行预备热处理,通过拉伸实验,测试材料的力学性能,建立本构关系,然后根据测得的材料本构关系,在ABAQUS软件中模拟环件冷轧的过程,在D56G90型精密冷轧环机上对热处理过的环件进行轧制,最后用电子扫描电镜观察每步工艺后微观组织的变化情况。模拟和试验研究表明：在一定范围内,环件的退火冷却速度越快,珠光体晶粒越小,片层间距越小,晶粒分布越均匀,材料的强度和塑性越好。随着退火冷却速度降低,屈服强度、抗拉强度、延伸率和硬度逐渐降低。45钢环件冷轧后,冷却速度越快的环件所受的应力越大,应变越小。晶粒沿轧向分布,与未经过预备热处理直接冷轧的环件相比,经过退火工艺处理过的环件的晶粒更加细小,组织分布更加均匀,且在预备热处理中退火冷却速度越快的环件,冷轧后珠光体片层破碎越严重,晶界越不明显。对GCr15钢环件采用了预备热处理、冷轧、淬火的试验工艺,同时运用ABAQUS软件对其冷轧过程进行了模拟。并用电子显微电镜、拉伸实验、x射线衍射和显微硬度测试等测试方法,观察GCr15钢环件在处理过程中微观组织和力学性能方面的变化情况。结果显示：GCr15钢球化退火后,由片状珠光体转变为粒状珠光体,且随退火冷却速度的减缓,退火后渗碳体晶粒变大,抗拉强度增大,延伸率变小冷轧后,退火冷却速度快的环件,外层{111}<112>织构和{111}<110>织构的强度较强。随着由外层向中间层过渡,织构逐渐变得杂乱,{111}<110>织构组分逐渐减弱,{111}<112>织构组分逐渐增强,{111)<11O>织构向{111}<112>织构过渡,同时旋转立方{100}<011>织构存在；往内层过渡,{111}<112>织构和{111}<110>织构的强度均略有减弱,且出现较弱的旋转立方{100}<011>织构组分。淬火后,退火冷却速度快的环件,马氏体晶粒更细小,渗碳体颗粒更小GCr15钢环件在整个工艺过程中硬度方面的变化是,正火后,环件硬度变化不大；退火后,硬度均下降；冷轧后,硬度稍有提高；淬火后,硬度成倍的增长。在每步工艺后,硬度均是退火冷却速度慢的环件硬度最高,另两个环件的硬度随退火冷却速度的增快而变小

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 热处理原理及特点
• 1.2.1 热处理原理
• 1.2.2 热处理特点
• 1.3 环件轧制原理及特点
• 1.3.1 环件轧制原理
• 1.3.2 环件轧制特点
• 1.4 研究现状
• 1.4.1 环件轧制研究现状
• 1.4.2 环件轧制前后微观组织研究现状
• 1.5 课题来源、目的及意义
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 课题目的和意义
• 1.6 本文主要研究内容
• 第2章 实验材料和研究方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 实验方案
• 2.2.2 预备热处理
• 2.2.3 力学性能测试
• 2.2.4 ABAQUS模拟软件简介
• 2.2.5 冷轧环件
• 2.2.6 显微组织观察
• 2.2.7 显微硬度测试
• 2.2.8 X射线衍射测试织构
• 2.3 本章小结
• 第3章 退火冷却速度对45钢冷轧环件微观组织和变形行为的影响
• 3.1 引言
• 3.2 预备热处理
• 3.2.1 45钢的热处理特性
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 结果分析
• 3.3 冷轧环件
• 3.3.1 建立环件轧制模型
• 3.3.2 冷轧环件
• 3.3.3 结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 退火冷却速度对GCr15钢冷轧环件微观组织和变形行为的影响
• 4.1 引言
• 4.2 预备热处理
• 4.2.1 GCr15的热处理特性
• 4.2.2 实验
• 4.2.3 结果分析
• 4.3 冷轧环件
• 4.3.1 建立环件轧制模型
• 4.3.2 冷轧环件
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 淬火
• 4.4.1 实验
• 4.4.2 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 研究总结
• 5.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文