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预备热处理—冷轧变形材料组织遗传演化规律研究

作　者: 吴敏
导　师: 华林
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 环件冷轧预备热处理微观组织力学性能织构显微硬度
分类号: TG142.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 引言  10-11
  1.2 热处理原理及特点  11-12
    1.2.1 热处理原理  11
    1.2.2 热处理特点  11-12
  1.3 环件轧制原理及特点  12-14
    1.3.1 环件轧制原理  12-13
    1.3.2 环件轧制特点  13-14
  1.4 研究现状  14-17
    1.4.1 环件轧制研究现状  14-15
    1.4.2 环件轧制前后微观组织研究现状  15-17
  1.5 课题来源、目的及意义  17
    1.5.1 课题来源  17
    1.5.2 课题目的和意义  17
  1.6 本文主要研究内容  17-19
第2章实验材料和研究方法  19-32
  2.1 实验材料  19-20
  2.2 研究方法  20-31
    2.2.1 实验方案  20
    2.2.2 预备热处理  20
    2.2.3 力学性能测试  20-21
    2.2.4 ABAQUS模拟软件简介  21-22
    2.2.5 冷轧环件  22-28
    2.2.6 显微组织观察  28
    2.2.7 显微硬度测试  28-29
    2.2.8 X射线衍射测试织构  29-31
  2.3 本章小结  31-32
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  32-49
  3.1 引言  32
  3.2 预备热处理  32-39
    3.2.1 45钢的热处理特性  32-33
    3.2.2 实验方法  33-35
    3.2.3 结果分析  35-39
  3.3 冷轧环件  39-48
    3.3.1 建立环件轧制模型  40-41
    3.3.2 冷轧环件  41
    3.3.3 结果分析  41-48
  3.4 本章小结  48-49
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  49-65
  4.1 引言  49
  4.2 预备热处理  49-54
    4.2.1 GCr15的热处理特性  49-50
    4.2.2 实验  50-52
    4.2.3 结果分析  52-54
  4.3 冷轧环件  54-60
    4.3.1 建立环件轧制模型  54
    4.3.2 冷轧环件  54-55
    4.3.3 结果分析  55-60
  4.4 淬火  60-63
    4.4.1 实验  60
    4.4.2 结果分析  60-63
  4.5 本章小结  63-65
第5章总结与展望  65-67
  5.1 研究总结  65-66
  5.2 前景展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士期间发表的论文  71

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