中高碳低合金钢磨球淬火质量效应的研究

发布时间：2017-09-04 17:46

  本文关键词：中高碳低合金钢磨球淬火质量效应的研究

  更多相关文章： 磨球 淬火质量效应 马氏体 温度场 临界冷却速度

【摘要】：本文对磨球在球坐标系下的传热方程进行了有限差分,结合磨球淬火过程的边界条件,采用能量守恒原理和有限容积法对边界条件列出了差分格式。在此基础上,利用Matlab软件对磨球水中淬火冷却过程温度场进行了编程计算,并进行了直径为120mm的60Mn磨球水中淬火后表面返升温度测定的试验,证实了隐式差分计算方法和各种热物性参数选择方法的合理性。在此基础上对不同直径B2、60Mn磨球的淬火过程温度场变化以及平均冷却速度进行了计算,对其淬火质量效应进行研究。对不同直径的B2磨球进行了水淬试验,将B2磨球试验结果与计算结果进行了对比分析。对60Mn和B2磨球淬火质量效应影响因素进行了研究,进一步地,对大直径中高碳低合金钢磨球淬火质量效应进行了分析和讨论,对典型的中高碳低合金钢磨球用钢(B6)140mm磨球进行了试验研究。结果表明,不同直径中高碳低合金钢磨球水中淬火冷却规律均呈现自表面10mm厚度范围内,冷却速度很高,并随深度的增加冷却速度急剧降低,深度大于10mm后,冷却速度的下降速度有所减缓,随着深度不断增加,冷却速度将达到一稳定数值,该稳定数值随磨球直径的增大而减小,所对应的磨球深度随磨球直径的增大而增大。60Mn和B2磨球的淬火质量效应变化规律类似,磨球存在一全马氏体临界直径DL,磨球直径D小于DL,淬火质量效应系数qe=0,且DLB 2DL60Mn;直径大于DL,qe迅速增大并随着直径D的增大qe增大速率降低;当磨球直径大于DLB 2时,qe60Mnqe B 2。不同直径B2磨球水淬试验结果与计算结果符合较好。对于60Mn磨球,磨球淬火温度对磨球内部的冷却速度的稳定值有一定影响,该稳定值随着淬火温度的升高而提高,因而马氏体临界直径DL有所增大,但增大幅度不大,当磨球直径D处于此变化范围时,淬火温度对磨球淬火质量效应系数qe影响显著;当D远大于DL时,不同淬火温度对qe影响很小。淬火介质分别为油和水时,B2磨球水中马氏体临界直径DLw大于油中马氏体临界直径DLo,当磨球直径D大于DLw时,油中淬火质量效应系数qeo大于水中淬火质量效应系数qew。对于直径90mm以上中高碳低合金钢磨球,直径一定时,存在一个冷却速度临界值VL,此临界值随磨球直径的增大而减小。当材质所决定的马氏体转变临界冷却速度低于此临界值VL时,淬火质量效应系数qe=0,高于此临界值时,qe迅速增大。对于直径为140mm的B6磨球,淬火试验结果与计算结果符合较好。
【关键词】：磨球 淬火质量效应 马氏体 温度场 临界冷却速度
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG156.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 磨球概况10
• 1.2 磨球性能要求10-11
• 1.3 磨球热处理工艺11-16
• 1.3.1 磨球锻后余热热处理12-13
• 1.3.2 磨球二次加热淬火热处理13-15
• 1.3.3 淬透性概念15-16
• 1.3.4 淬火介质的选择16
• 1.4 磨球淬火质量效应研究现状16-17
• 1.5 淬火模拟技术领域的研究现状17-18
• 1.6 本课题主要研究内容和思路18-19
• 1.7 课题研究意义19
• 1.8 本课题创新成果19-20
• 第二章 磨球淬火过程中温度场的数值计算的基本理论20-25
• 2.1 温度场20
• 2.2 固体传热方程20-21
• 2.3 定解条件21-23
• 2.3.1 初始条件21-22
• 2.3.2 边界条件22-23
• 2.4 温度场计算中非线性问题的解决方法23
• 2.5 表面换热系数23
• 2.6 材料热物性参数23-24
• 2.7 本章小结24-25
• 第三章 磨球温度场数值计算的原理25-34
• 3.1 连续性偏微分方程的有限差分25
• 3.2 磨球淬火计算的数学模型25-26
• 3.3 磨球淬火传热方程的隐式有限差分格式26-27
• 3.4 磨球淬火温度场求解27-32
• 3.4.1 磨球淬火初始条件27
• 3.4.2 磨球淬火边界条件27-30
• 3.4.3 磨球内部温度场求解30-32
• 3.5 本章小结32-34
• 第四章 相关计算参数的确定及对计算结果验证34-38
• 4.1 磨球材料选择34
• 4.2 热物性参数的确定34-35
• 4.3 计算程序的编制35
• 4.4 换热系数的确定35-36
• 4.5 温度场计算结果的验证36-37
• 4.6 本章小结37-38
• 第五章 基于磨球温度场计算的淬火质量效应的研究38-63
• 5.1 磨球淬火温度场的计算39-40
• 5.2 磨球淬火质量效应的定义40-51
• 5.2.1 60Mn磨球淬火质量效应41-44
• 5.2.2 B2磨球的淬火质量效应44-46
• 5.2.3 60Mn和B2磨球淬火质量效应的对比46-51
• 5.2.3.1 60Mn和B2磨球淬火质量效应的比较47-49
• 5.2.3.2 60Mn和B2磨球淬火质量效应与耐磨性49-51
• 5.3 不同直径B2磨球淬火试验结果分析51-55
• 5.4 不同淬火温度下的淬火质量效应55-58
• 5.5 不同淬火介质下的淬火质量效应58-62
• 5.6 本章小结62-63
• 第六章 中高碳低合金钢磨球淬火质量效应的研究63-68
• 6.1 中高碳低合金磨球的淬火质量效应63-65
• 6.2 中高碳低合金钢磨球淬火质量效应的应用65-67
• 6.3 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73

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本文编号：792957