基于塑性变形机制的H13钢切削变质层显微组织演化
发布时间：2021-04-14 18:44
AISI H13钢具有很高的硬度和良好的红硬性,被广泛应用于热挤压模、热锻模等。在服役过程中模具经受高温、高压、热冲击等极端服役条件,所以在模具加工过程中要求其具有较好的几何完整性和物理完整性。H13钢硬态切削过程中产生的热力耦合作用会使切削表面显微组织发生改变从而影响模具钢的加工质量。切削表面显微组织对工件的疲劳强度、耐磨性、韧性等性能都有非常重要的影响,从显微组织角度研究工件的服役性能与加工条件之间的关系意义重大。但是目前对淬硬钢切削表面显微组织演变模型以及其与宏观力学性能的关系的研究还比较欠缺。本文以H13钢作为研究对象,进行了硬态切削正交实验,建立了变质层厚度关于切削参数的预测模型;建立了硬态切削二维有限元仿真模型,获得了切削过程中应力、应变、温度场数据;建立了基于塑性变形机制的显微组织演变模型,耦合有限元模型得到的相关数据实现变质层位错密度和晶粒尺寸的预测。论文的主要内容和结论如下:（1）通过开展H13钢硬态切削正交实验,建立了变质层厚度关于切削参数的回归模型。开展3因素5水平硬态切削正交实验,用变质层厚度表征塑性变形程度,研究了塑性变形程度和切削表面晶粒尺寸关系。结果表明:...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１实验现场布置??（３）铣削及冷却方式??如图２－３所示，切削加工时，进给方向与刀具旋转方向相同，即使用顺铣的??
??图２－２顺铣示意图??２．１．３试样制备及观测??为了研究已加工表面变质层的形貌，实验需要制备金相试样。利用线切割从??加工表面取样制成金相镶嵌块，制样过程如图２－３。依次使用６００、１２００、２０００??粒度的砂纸及绒布对试样进行粗磨、精磨、抛光直至试样表面没有划痕为止，最??后将试样用５％体积分数的硝酸乙醇溶液腐蚀２０ｓ。试样制备完成后采用场发射??扫描电镜（ＱＵＡＮＴＡＦＥＧ２５０，?ＦＥＩ公司，美国）进行观测。??为了观察表面变质层的显微组织，实验需要制备透射电子显微镜ＴＥＭ??（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＴＥＭ）试样。从己加工的试样切削表面深度??方向上通过线切割取得０．３ｍｍ厚的薄片，金相研磨至１００（ｉｍ后冲制成６?３ｍｍ的??圆片
２．１．３试样制备及观测??为了研究已加工表面变质层的形貌，实验需要制备金相试样。利用线切割从??加工表面取样制成金相镶嵌块，制样过程如图２－３。依次使用６００、１２００、２０００??粒度的砂纸及绒布对试样进行粗磨、精磨、抛光直至试样表面没有划痕为止，最??后将试样用５％体积分数的硝酸乙醇溶液腐蚀２０ｓ。试样制备完成后采用场发射??扫描电镜（ＱＵＡＮＴＡＦＥＧ２５０，?ＦＥＩ公司，美国）进行观测。??为了观察表面变质层的显微组织，实验需要制备透射电子显微镜ＴＥＭ??（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＴＥＭ）试样。从己加工的试样切削表面深度??方向上通过线切割取得０．３ｍｍ厚的薄片，金相研磨至１００（ｉｍ后冲制成６?３ｍｍ的??圆片，然后用电解双喷制得ＴＥＭ试样。试样制备完成后采用高分辨投射电子显??微镜（ＴｅｃｎａｉＧ２０，ＦＥＩ公司，美国）观察。??工件ｙ?观镶嵌块??图２－３?ＳＥＭ试样制备示意
【参考文献】：
期刊论文
[1]淬硬钢模具曲面铣削有限元仿真及试验研究[J]. 岳彩旭,郝胜宇,黄翠,王彦武. 哈尔滨理工大学学报. 2018(05)
[2]高强度钢Cr12MoV硬态切削已加工表面变质层形成机理[J]. 岳彩旭,仲昭楠,马晶,杨永衡. 哈尔滨理工大学学报. 2015(06)
[3]干硬切削表面白层厚度的建模与预测[J]. 段春争,张方圆,孔维森. 机械工程学报. 2015(17)
[4]动态塑性变形组织演变的研究进展[J]. 闫富华,张喜燕. 材料导报. 2011(01)
[5]Thermomechanical coupling simulation and experimental study in the isothermal ECAP processing of Ti-6Al-4V alloy[J]. LI Miaoquana,b,ZHANG Chena,LUO Jiaoa,and FU Mingwangb a School of Materials Science and Engineering,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072,China b Department of Mechanical Engineering,The Hong Kong Polytechnic University,Hong Kong,China. Rare Metals. 2010(06)
[6]基体表面粗糙度对H13钢板表面镀铬层的影响[J]. 李振华,盛敏奇,钟庆东,王毅,吴红艳,杜海龙. 材料研究学报. 2010(05)
[7]正交试验设计和分析方法研究[J]. 刘瑞江,张业旺,闻崇炜,汤建. 实验技术与管理. 2010(09)
[8]TA11合金叶片挤杆过程中微观组织的数值模拟[J]. 齐广霞,党淼,史丽坤. 热加工工艺. 2010(17)
[9]纳米/超细晶切屑形成机理的有限元研究[J]. 吴春凌,叶邦彦. 华南理工大学学报(自然科学版). 2010(08)
[10]切削大变形对材料微结构及硬度的影响[J]. 吴春凌,叶邦彦,吴波. 华南理工大学学报(自然科学版). 2010(02)
博士论文
[1]高速铣削加工表面质量的研究[D]. 王素玉.山东大学 2006
[2]钛合金高温变形时跨层次模型及数值模拟[D]. 李晓丽.西北工业大学 2005
硕士论文
[1]H13钢硬态铣削切屑相变及加工表面完整性研究[D]. 闫振国.山东大学 2017
[2]钛合金高速铣削过程建模[D]. 孟龙.上海交通大学 2013
[3]镍基合金Inconel718正交切削多尺度仿真[D]. 许小进.上海交通大学 2012
[4]应变速率对强塑性变形晶粒细化的影响[D]. 孟丽君.太原理工大学 2006
[5]金属热锻过程再结晶与晶粒长大演化的数值模拟[D]. 耿世奇.南昌航空工业学院 2006
本文编号：3137823
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１实验现场布置??（３）铣削及冷却方式??如图２－３所示，切削加工时，进给方向与刀具旋转方向相同，即使用顺铣的??
??图２－２顺铣示意图??２．１．３试样制备及观测??为了研究已加工表面变质层的形貌，实验需要制备金相试样。利用线切割从??加工表面取样制成金相镶嵌块，制样过程如图２－３。依次使用６００、１２００、２０００??粒度的砂纸及绒布对试样进行粗磨、精磨、抛光直至试样表面没有划痕为止，最??后将试样用５％体积分数的硝酸乙醇溶液腐蚀２０ｓ。试样制备完成后采用场发射??扫描电镜（ＱＵＡＮＴＡＦＥＧ２５０，?ＦＥＩ公司，美国）进行观测。??为了观察表面变质层的显微组织，实验需要制备透射电子显微镜ＴＥＭ??（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＴＥＭ）试样。从己加工的试样切削表面深度??方向上通过线切割取得０．３ｍｍ厚的薄片，金相研磨至１００（ｉｍ后冲制成６?３ｍｍ的??圆片
２．１．３试样制备及观测??为了研究已加工表面变质层的形貌，实验需要制备金相试样。利用线切割从??加工表面取样制成金相镶嵌块，制样过程如图２－３。依次使用６００、１２００、２０００??粒度的砂纸及绒布对试样进行粗磨、精磨、抛光直至试样表面没有划痕为止，最??后将试样用５％体积分数的硝酸乙醇溶液腐蚀２０ｓ。试样制备完成后采用场发射??扫描电镜（ＱＵＡＮＴＡＦＥＧ２５０，?ＦＥＩ公司，美国）进行观测。??为了观察表面变质层的显微组织，实验需要制备透射电子显微镜ＴＥＭ??（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＴＥＭ）试样。从己加工的试样切削表面深度??方向上通过线切割取得０．３ｍｍ厚的薄片，金相研磨至１００（ｉｍ后冲制成６?３ｍｍ的??圆片，然后用电解双喷制得ＴＥＭ试样。试样制备完成后采用高分辨投射电子显??微镜（ＴｅｃｎａｉＧ２０，ＦＥＩ公司，美国）观察。??工件ｙ?观镶嵌块??图２－３?ＳＥＭ试样制备示意
【参考文献】：
期刊论文
[1]淬硬钢模具曲面铣削有限元仿真及试验研究[J]. 岳彩旭,郝胜宇,黄翠,王彦武. 哈尔滨理工大学学报. 2018(05)
[2]高强度钢Cr12MoV硬态切削已加工表面变质层形成机理[J]. 岳彩旭,仲昭楠,马晶,杨永衡. 哈尔滨理工大学学报. 2015(06)
[3]干硬切削表面白层厚度的建模与预测[J]. 段春争,张方圆,孔维森. 机械工程学报. 2015(17)
[4]动态塑性变形组织演变的研究进展[J]. 闫富华,张喜燕. 材料导报. 2011(01)
[5]Thermomechanical coupling simulation and experimental study in the isothermal ECAP processing of Ti-6Al-4V alloy[J]. LI Miaoquana,b,ZHANG Chena,LUO Jiaoa,and FU Mingwangb a School of Materials Science and Engineering,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072,China b Department of Mechanical Engineering,The Hong Kong Polytechnic University,Hong Kong,China. Rare Metals. 2010(06)
[6]基体表面粗糙度对H13钢板表面镀铬层的影响[J]. 李振华,盛敏奇,钟庆东,王毅,吴红艳,杜海龙. 材料研究学报. 2010(05)
[7]正交试验设计和分析方法研究[J]. 刘瑞江,张业旺,闻崇炜,汤建. 实验技术与管理. 2010(09)
[8]TA11合金叶片挤杆过程中微观组织的数值模拟[J]. 齐广霞,党淼,史丽坤. 热加工工艺. 2010(17)
[9]纳米/超细晶切屑形成机理的有限元研究[J]. 吴春凌,叶邦彦. 华南理工大学学报(自然科学版). 2010(08)
[10]切削大变形对材料微结构及硬度的影响[J]. 吴春凌,叶邦彦,吴波. 华南理工大学学报(自然科学版). 2010(02)
博士论文
[1]高速铣削加工表面质量的研究[D]. 王素玉.山东大学 2006
[2]钛合金高温变形时跨层次模型及数值模拟[D]. 李晓丽.西北工业大学 2005
硕士论文
[1]H13钢硬态铣削切屑相变及加工表面完整性研究[D]. 闫振国.山东大学 2017
[2]钛合金高速铣削过程建模[D]. 孟龙.上海交通大学 2013
[3]镍基合金Inconel718正交切削多尺度仿真[D]. 许小进.上海交通大学 2012
[4]应变速率对强塑性变形晶粒细化的影响[D]. 孟丽君.太原理工大学 2006
[5]金属热锻过程再结晶与晶粒长大演化的数值模拟[D]. 耿世奇.南昌航空工业学院 2006
本文编号：3137823
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