20CrMnTiH钢高温塑性变形行为及微观组织的研究

发布时间：2019-09-24 04:15

【摘要】：随着制造业的发展,人们在追求零件的外形精度以外,更注重零件的内在质量。金属塑性成形技术可以使零件在满足形状精度的基础上,获得更好的性能,如今已成为国内外学者研究重点。成形零件的最终性能是由材料的最终组织决定的,运用有限元模拟软件对金属塑性成形过程中的力学行为以及微观组织进行模拟,对理论研究以及工程实际应用均有重要意义。然而许多模拟软件对于材料的微观组织的模拟模块并不完善。本文针对20CrMnTiH钢进行研究,对20CrMnTiH钢高温塑性变形过程中的不同工艺参数对材料的流变应力行为和微观组织演变行为的影响做了研究,并构建了相应的数学模型。在此基础上,对DEFORM-3D有限元软件进行了二次开发,使得二次开发后的DEFORM-3D软件可以模拟20CrMnTiH钢高温塑性变形过程中的微观组织演变,为优化工艺参数,提高20CrMnTiH钢零件的性能提供依据。本文主要研究结果如下:(1)采用Gleeble-3500热模拟机对20CrMnTiH试样进行保温实验,以及单道次、双道次等温压缩实验。通过获得的应力应变数据,分析各工艺参数对20CrMnTiH钢高温塑性变形过程中流变应力和微观组织演变的影响。并通过数学计算,推导出流变应力本构模型,动态再结晶动力学模型、动态再结晶运动学模型、静态再结晶运动学模型,以及亚动态再结晶运动学模型。(2)对进行保温实验以及热压缩实验后的淬火试样进行切割、镶嵌、打磨、抛光、腐蚀,并通过金相显微镜拍摄金相照片。通过对金相图片进行分析,并测量出晶粒尺寸,得到各工艺参数对微观组织的影响。并通过计算推导,得到20CrMnTiH钢奥氏体晶粒长大模型、动态再结晶晶粒尺寸模型、静态再结晶晶粒尺寸模型和亚动态再结晶晶粒尺寸模型。(3)利用DEFORM-3D软件提供的用户自定义子程序,对DEFORM-3D软件进行二次开发。利用Fortran语言编译20CrMnTiH钢微观组织演变的程序,并嵌入DEFORM-3D软件中,使得二次开发后的DEFORM-3D软件可以准确地模拟20CrMnTiH钢高温塑性变形过程中的微观组织演变过程。(4)利用二次开发后的DEFORM-3D模拟软件对前文所进行的单道次、双道次等温压缩实验进行模拟,分析不同的工艺参数对微观组织的影响。通过对比实验结果和模拟结果,验证二次开发的可靠性。
【图文】：

0CrMnTiH钢原始微观组织

T=750℃时的微观组织
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1

【参考文献】

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本文编号：2540657