G13Cr4Mo4Ni4V轴承套圈真空热处理过程温度场分析
发布时间：2021-12-02 15:11
G13Cr4Mo4Ni4V钢经过渗碳、淬火等热处理后具有表硬内韧的优异性能,因此被广泛应用于航空轴承领域。但采用G13钢生产的轴承套圈在经过热处理后,会出现较为严重的变形问题。本文为探究导致G13Cr4Mo4Ni4V套圈变形的根本原因,研究了套圈在加热和冷却过程中的温度场问题。通过测量套圈不同部位的升降温曲线,结合有限元分析,探究了不同加热和冷却条件下的温度场分布规律,同时也为实际生产中工艺参数的制定提供了一定的依据。加热阶段的试验设定了4种加热速率和3种辐射环境,根据测温结果,套圈的实际升温会滞后于设定升温,且随着加热过程的进行滞后时间逐渐缩短。同时加热速率越大,滞后时间越短,但滞后比越大。此外,合理设置保温台阶并分配加热速率,能够在保证到温时间的基础上缩短加热时间,提高生产效率。结合有限元计算结果,套圈最终到温955℃左右。且整个升温过程中,温度沿圆周方向分布均匀,沿高度方向上部温度较高于下部。套圈上最高温度和最低温度的差值随加热的进行先增大后减小,且加热速率越大,温度差值越大,即温度越不均匀,经过长时间保温后套圈的温度均匀性能够得到很好地改善。不同辐射环境条件下,套圈被遮挡部位的...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 G13Cr4Mo4Ni4V钢的发展概况
1.2.1 G13Cr4Mo4Ni4V钢简介
1.2.2 G13Cr4Mo4Ni4V钢的热处理工艺
1.3 热处理变形的研究现状
1.3.1 热处理变形机理
1.3.2 热处理变形的相关研究
1.4 真空热处理温度场的研究现状
1.4.1 真空热处理设备简介
1.4.2 真空炉内的温度测量
1.4.3 真空炉温度场的有限元分析
1.5 主要研究内容
第2章 试验材料与研究方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.2.1 真空热处理设备
2.2.2 温度测量与采集设备
2.3 试验分析方法
2.3.1 金相组织观察
2.3.2 相变点测试
2.4 真空热处理温度场有限元模拟方法
第3章 G13轴承套圈辐射加热过程温度场分析
3.1 引言
3.2 辐射加热过程的试验研究
3.2.1 加热速率对温度场影响的试验研究
3.2.2 辐射环境对温度场影响的试验研究
3.3 辐射加热模型的建立
3.3.1 辐射加热基本理论
3.3.2 辐射加热模型的构建
3.4 辐射加热过程的有限元模拟及验证
3.4.1 不同加热速率的温度场模拟与验证
3.4.2 不同辐射环境的温度场模拟与验证
3.5 本章小结
第4章 G13轴承套圈气淬冷却过程温度场分析
4.1 引言
4.2 气淬冷却过程的试验研究
4.2.1 冷却速率对温度场影响的试验研究
4.2.2 装炉量对温度场影响的试验研究
4.3 气淬冷却模型的建立
4.3.1 气淬冷却基本理论
4.3.2 气淬冷却模型的构建
4.4 气淬冷却过程的有限元模拟及验证
4.4.1 不同冷却速率的温度场模拟与验证
4.4.2 装炉量对温度场影响方式的推测与验证
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]真空热处理技术解决16Co14Ni10Cr2MoE复杂零件淬火变形[J]. 刘淑琴,刘尚,张利峰,高军,霍进良,唐喜荣,侯彪正,王国文,王晏恒. 新技术新工艺. 2019(08)
[2]Effects of rare earth elements on inclusions and impact toughness of high-carbon chromium bearing steel[J]. Chaoyun Yang,Yikun Luan,Dianzhong Li,Yiyi Li. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[3]高性能纳米贝氏体轴承用钢发展与展望[J]. 张福成,杨志南. Engineering. 2019(02)
[4]航空轴承技术现状与发展[J]. 马芳,刘璐. 航空发动机. 2018(01)
[5]真空炉温度均匀性测试[J]. 周玉成,陈东琛,张海盟. 热处理技术与装备. 2017(05)
[6]真空渗碳炉加热室温度场数值模拟与分析[J]. 王昊杰,李勇,王昭东,李家栋,韩毅. 热加工工艺. 2016(24)
[7]国内外轴承钢的现状与发展趋势[J]. 李昭昆,雷建中,徐海峰,俞峰,董瀚,曹文全. 钢铁研究学报. 2016(03)
[8]热处理炉有效加热区域测定[J]. 黄少君. 工业计量. 2012(S2)
[9]Microstructure evolution of an ultra-high strength metal alloy with tempering temperature[J]. WU Sujun, HU Bin, and HAN Bo School of Materials Science and Engineering, Beijing University of Aeronautcs and Astronautics, Beijing 100191, China. Rare Metals. 2012(05)
[10]高压气淬均匀性研究[J]. R R Schmidt,U Fritsching,顾剑锋. 热处理. 2012(02)
博士论文
[1]航空发动机主轴轴承动态性能和热弹流润滑状态耦合分析[D]. 史修江.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]航发高压涡轮叶片低周疲劳/蠕变寿命研究[D]. 王伟政.大连理工大学 2018
[2]高速精密角接触球轴承的组织、球化工艺和热处理变形研究[D]. 徐从占.上海交通大学 2017
[3]M50NiL钢热变形行为研究[D]. 丁开勇.河南理工大学 2016
[4]真空炉加热温度场及气淬过程气流场数值模拟研究[D]. 修豪华.吉林大学 2015
[5]M50NiL钢氮碳共渗与渗碳加渗氮复合改性层的组织与性能[D]. 王冠.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3528693
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 G13Cr4Mo4Ni4V钢的发展概况
1.2.1 G13Cr4Mo4Ni4V钢简介
1.2.2 G13Cr4Mo4Ni4V钢的热处理工艺
1.3 热处理变形的研究现状
1.3.1 热处理变形机理
1.3.2 热处理变形的相关研究
1.4 真空热处理温度场的研究现状
1.4.1 真空热处理设备简介
1.4.2 真空炉内的温度测量
1.4.3 真空炉温度场的有限元分析
1.5 主要研究内容
第2章 试验材料与研究方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.2.1 真空热处理设备
2.2.2 温度测量与采集设备
2.3 试验分析方法
2.3.1 金相组织观察
2.3.2 相变点测试
2.4 真空热处理温度场有限元模拟方法
第3章 G13轴承套圈辐射加热过程温度场分析
3.1 引言
3.2 辐射加热过程的试验研究
3.2.1 加热速率对温度场影响的试验研究
3.2.2 辐射环境对温度场影响的试验研究
3.3 辐射加热模型的建立
3.3.1 辐射加热基本理论
3.3.2 辐射加热模型的构建
3.4 辐射加热过程的有限元模拟及验证
3.4.1 不同加热速率的温度场模拟与验证
3.4.2 不同辐射环境的温度场模拟与验证
3.5 本章小结
第4章 G13轴承套圈气淬冷却过程温度场分析
4.1 引言
4.2 气淬冷却过程的试验研究
4.2.1 冷却速率对温度场影响的试验研究
4.2.2 装炉量对温度场影响的试验研究
4.3 气淬冷却模型的建立
4.3.1 气淬冷却基本理论
4.3.2 气淬冷却模型的构建
4.4 气淬冷却过程的有限元模拟及验证
4.4.1 不同冷却速率的温度场模拟与验证
4.4.2 装炉量对温度场影响方式的推测与验证
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]真空热处理技术解决16Co14Ni10Cr2MoE复杂零件淬火变形[J]. 刘淑琴,刘尚,张利峰,高军,霍进良,唐喜荣,侯彪正,王国文,王晏恒. 新技术新工艺. 2019(08)
[2]Effects of rare earth elements on inclusions and impact toughness of high-carbon chromium bearing steel[J]. Chaoyun Yang,Yikun Luan,Dianzhong Li,Yiyi Li. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[3]高性能纳米贝氏体轴承用钢发展与展望[J]. 张福成,杨志南. Engineering. 2019(02)
[4]航空轴承技术现状与发展[J]. 马芳,刘璐. 航空发动机. 2018(01)
[5]真空炉温度均匀性测试[J]. 周玉成,陈东琛,张海盟. 热处理技术与装备. 2017(05)
[6]真空渗碳炉加热室温度场数值模拟与分析[J]. 王昊杰,李勇,王昭东,李家栋,韩毅. 热加工工艺. 2016(24)
[7]国内外轴承钢的现状与发展趋势[J]. 李昭昆,雷建中,徐海峰,俞峰,董瀚,曹文全. 钢铁研究学报. 2016(03)
[8]热处理炉有效加热区域测定[J]. 黄少君. 工业计量. 2012(S2)
[9]Microstructure evolution of an ultra-high strength metal alloy with tempering temperature[J]. WU Sujun, HU Bin, and HAN Bo School of Materials Science and Engineering, Beijing University of Aeronautcs and Astronautics, Beijing 100191, China. Rare Metals. 2012(05)
[10]高压气淬均匀性研究[J]. R R Schmidt,U Fritsching,顾剑锋. 热处理. 2012(02)
博士论文
[1]航空发动机主轴轴承动态性能和热弹流润滑状态耦合分析[D]. 史修江.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]航发高压涡轮叶片低周疲劳/蠕变寿命研究[D]. 王伟政.大连理工大学 2018
[2]高速精密角接触球轴承的组织、球化工艺和热处理变形研究[D]. 徐从占.上海交通大学 2017
[3]M50NiL钢热变形行为研究[D]. 丁开勇.河南理工大学 2016
[4]真空炉加热温度场及气淬过程气流场数值模拟研究[D]. 修豪华.吉林大学 2015
[5]M50NiL钢氮碳共渗与渗碳加渗氮复合改性层的组织与性能[D]. 王冠.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3528693
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