300M钢热处理晶粒度变化的实验研究及数值模拟

发布时间：2017-06-26 00:19

  本文关键词：300M钢热处理晶粒度变化的实验研究及数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：起落架是飞机起飞、着陆系统的关键部件,要承受很大的载荷和强烈的冲击,直接关系到飞机和乘员的安全。现今大多数飞机起落架都采用300M钢锻造成形,存在易出现低倍粗晶组织等缺陷,需要热处理来达到要求的组织与晶粒度。研究热处理各因素对晶粒的影响显得尤为重要。本文结合对温度场热传导方程、组织场相变动力学和应力场热弹塑性应力应变本构关系的研究,建立了三场的数学模型,且综合考虑了黑度系数非线性、相变潜热和换热系数的选定等因素。通过冷却实验数据与计算机模拟数据的结合,采用逼近法得到了300M钢黑度系数与温度关系。基于上述理论基础及参数,运用Deform有限元软件对起落架热处理过程进行模拟,获得了起落架重要节点的温度、组织和应力变化情况,得到了完整优化的热处理工艺。通过相同热处理工艺处理的试样组织与模拟结果进行对比,验证了模拟结果的正确性。根据正交试验结果,获得了加热速度、加热温度、保温时间、冷却速度四个因素对晶粒的影响程度,并进一步分析了上述四因素以及加热制度对晶粒度的影响规律。
【关键词】：300M高强钢 黑度系数 热处理模拟 晶粒 Deform
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG161
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 300M钢简介及研究现状11-13
• 1.2.1 国内飞机起落架发展现状11-12
• 1.2.2 300M钢发展现状12-13
• 1.3 起落架大型锻件的热处理13-14
• 1.4 热处理数值模拟14-17
• 1.4.1 热处理数值模拟概述14-16
• 1.4.2 热处理数值模拟的优势与不足16-17
• 1.5 本文的研究目标及主要内容17-18
• 第2章 热处理模拟计算理论18-30
• 2.1 温度场的计算18-21
• 2.1.1 传热过程控制方程18-19
• 2.1.2 初始条件19
• 2.1.3 边界条件19-20
• 2.1.4 热物性参数的选择20
• 2.1.5 相变潜热的处理20-21
• 2.2 组织场的计算21-25
• 2.2.1 等温转变曲线21
• 2.2.2 转变过程的数学模型21-22
• 2.2.3 连续与等温之间的关系22-24
• 2.2.4 模拟计算过程24-25
• 2.2.5 计算框图25
• 2.3 应力场的数值模拟25-29
• 2.3.1 材料的性质及有关的假定25-26
• 2.3.2 屈服准则26-27
• 2.3.3 流动法则27
• 2.3.4 热弹塑性应力应变关系27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 300M钢热物性参数的确定30-38
• 3.1 热力学参数对温度场的影响分析30-31
• 3.2 等效热参数的定义31
• 3.3 测定等效热参数的实验方案31-37
• 3.3.1 实验设备及方案31-32
• 3.3.2 实验具体流程设计32-33
• 3.3.3 材料等效黑度系数的测定33-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 起落架热处理过程模拟与分析38-51
• 4.1 材料参数38-40
• 4.1.1 热物性参数38
• 4.1.2 力学性能参数38
• 4.1.3 临界转变点及等温转变曲线38-39
• 4.1.4 相变潜热39
• 4.1.5 换热系数39-40
• 4.2 几何模型与网格划分40
• 4.3 工艺设计40-41
• 4.4 锻件加热制度研究的模拟参数设定41-42
• 4.5 热处理工艺的有限元数值模拟42-47
• 4.5.1 预处理工艺的数值模拟42
• 4.5.2 预处理保温阶段模拟结果分析42-43
• 4.5.3 预处理冷却阶段模拟分析43-44
• 4.5.4 预处理 720℃保温阶段的模拟结果分析44-46
• 4.5.5 预处理 720℃ 空冷阶段模拟分析46-47
• 4.6 最终热处理的模拟结果分析47-49
• 4.6.1 最终热处理47-48
• 4.6.2 最终热处理油冷阶段48-49
• 4.7 物理模拟验证49-50
• 4.8 本章小结50-51
• 第5章 各因素对晶粒的影响51-68
• 5.1 试验材料及其制备方法51-52
• 5.1.1 试验材料及方法51
• 5.1.2 粗化处理51-52
• 5.2 正交试验52-55
• 5.3 加热速度对奥氏体晶粒度的影响55-57
• 5.4 加热温度对奥氏体晶粒度的影响57-58
• 5.5 保温时间对奥氏体晶粒度的影响58-60
• 5.6 冷却方式对奥氏体晶粒度的影响60-61
• 5.7 多次正火对奥氏体晶粒度的影响61-67
• 5.8 起落架热处理方案验证67
• 5.9 本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75

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本文编号：484122