基于华铸CAE的铸钢件热处理组织及性能预测

发布时间：2020-08-11 14:19

【摘要】：铸钢件在制造业尤其是高铁、汽车、工程机械等先进制造业中应用广泛,随着我国制造业逐渐向高端迈进,提升铸钢件质量就成了亟待解决的问题。热处理可以改善组织,减少缺陷,是铸钢件生产过程中提高质量的的关键步骤。改进热处理工艺,提高工艺制定水平和效率成为了一个至关重要的问题。近年来,数值模拟技术逐渐成为一种研究铸钢件热处理的有效方法,与传统方法相比,可以预知处理后组织与性能,改变热处理工艺方案制定的盲目性,确保铸钢件质量,缩短生产周期,提高生产率。但是目前也存在着计算模型适用范围不够明确、实验验证数据缺乏等问题。因此,本文基于华铸CAE系统,根据不同计算模型,自主开发了组织与性能预测系统,对铸钢试样热处理过程进行模拟,并进行了实验验证,从而规范模型适用范围,改进计算方法,从而更准确的预测组织与性能,帮助工艺技术人员改进工艺,指导热处理生产。主要研究工作如下:首先,自主开发了铸钢件热处理组织及性能预测系统。基于华铸CAE前处理进行了网格剖分;运用有限差分方法,将传热微分方程离散为差分方程组,结合初始条件和边界条件,通过迭代法,计算温度变化曲线;然后以温度变化曲线为基础,分别根据扩散型和非扩散型转变的特点,利用叠加法则,根据TTT曲线,建立了铸钢件相转变预测模型;由组织含量根据各相硬度加权平均法建立硬度计算模型;以Visual Studio 2013为开发平台,实现了铸钢件热处理组织与性能计算程序开发。在计算过程中,物性参数随温度变化,根据材质成分,由JMatPro软件得到,以坐标点的形式输入程序,通过插值的方式得到某一温度下的参数值;计算结果在Tecplot中显示,同时也可以输出可在华铸CAE中显示的文件。其次,开展了不同成分铸钢件在不同保温条件,不同冷却方式下的热处理实验,并进行了金相分析及硬度测试,同时利用开发的计算程序进行了模拟,与实验结果进行对比,结果表明,本预测系统能够准确反映不同条件热处理过程的组织类型、含量及分布情况,硬度预测值也比较精确,达到了预期效果。最后,与昆明广维通公司合作,整理了工厂实际热处理工艺两千余条,利用本计算程序模拟了部分热处理工艺过程,并与实测结果进行了对比,结果表明,预测结果较为准确,对工艺制定有一定指导作用,可以在实际热处理中得到一定应用。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG162
【图文】：

模拟试验机,热机

比尽量方便的原则上设计了碳钢；冷却方式上，选择了选择 2~3 种，且之间相差 2处理温度范围内。实验结束式，成分含量，保温温度对。机模拟试验机。Gleeble-3500证本次实验成功进行。Gleeb 3～10 倍；可以实现试样稳可使试样表面的冷却速率达后，采集的数据自动通过 Or

偏振光学,显微镜

图 3-2 GX51 型倒置偏振光学显微镜图 3-3 HR-150A 洛氏硬度（3）洛氏硬度计。HR-150A 洛氏硬度计（如图 3-3）是一种普及型的机氏硬度试验机,本实验中用来测试试样热处理后的洛氏硬度。3.3 热处理实验过程（1）试样的制备：通过综合考虑选取材料 25 钢、35 钢、45 钢、65Mn钢 5 种材料用线切割的加工方式制成φ8mmX12mm 圆柱体并打磨光滑备用（265Mn、35、T10 钢分别用 A、B、C、D、E 表示）。为了监测热处理过程中的温将热电偶的两根藕丝焊接在试样中间位置。（2）首先进行正火实验，打开 Gleeble-3500 热机模拟试验机，松开夹具样放置在加热位置，加上适当的力将试样夹好并将保护盖盖好。将试样设定模拟实验保温温度，防止实验过程中表面氧化，实验全程通入氩气。然后开试样通过电流迅速升温，以 10℃ s-1 的加热速率加热到预设温度，保温 8

洛氏硬度计

【参考文献】