300M高强钢热成形性能研究及应用

发布时间：2017-09-27 15:01

  本文关键词：300M高强钢热成形性能研究及应用

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【摘要】：300M钢是一种应用极广的低合金高强度钢,经常用于制造各种重要承力构件,其锻件的主要成形方法为热锻,而锻造工艺参数在很大程度上会对300M钢锻件的组织及其性能产生影响。因此,通过实验的手段建立300M高强钢的本构方程及微观组织演变模型,并将模型嵌入Deform-3D有限元分析软件来模拟300M钢大锻件热成形过程及预测其微观组织分布,对于实现大锻件质量的控制非常重要。本文利用Gleeble-3800热模拟实验机对300M高强钢进行热压缩实验,得到其在不同变形条件下的应力应变曲线,并对变形温度、应变速率以及不同间隔保温时间对其应力的影响规律进行分析。通过对实验数据进行拟合,建立300M高强钢热变形性能参数与Z参数的函数关系,并以Arrhenius双曲正弦方程为基础,建立了适用于300M钢热变形过程的本构模型。通过对压缩完成后的样品进行金相制备及数据统计分析,得到了各变形参数对300M高强钢热变形过程中的平均晶粒度、再结晶晶粒度、再结晶体积分数等的影响规律,基于统计数据建立了300M高强钢热锻过程中的动态再结晶模型、亚动态再结晶模型及静态再结晶模型。将建立的热变形本构模型及微观组织演变模型导入Deform-3D软件对300M主起落架外筒模锻件的成形过程进行模拟。根据模拟结果,分析了锻件的成形情况及应力应变等的变化规律,并对其平均晶粒度、再结晶晶粒度、再结晶体积分数等微观组织演变参量进行了预测。最后将模拟结果与相同变形条件下的实验结果相对比,验证了该模拟的正确性。
【关键词】：300M高强钢 热压缩实验 本构模型 微观组织演变模型 Deform-3D
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1;TG316
【目录】：

• 目录13-9
• 摘要9-10
• ABSTRACT10-17
• 第1章 绪论17-26
• 1.1 课题研究背景及意义17-18
• 1.2 300M高强钢概述及国内外研究现状18-20
• 1.2.1 300M高强钢概述18-19
• 1.2.2 国内外研究现状19-20
• 1.3 物理模拟技术在材料成形领域的应用20-22
• 1.3.1 热变形过程中的物理模拟方法概述20-21
• 1.3.2 热模拟实验方法在材料成形领域的应用现状21-22
• 1.4 数值模拟技术在材料成形领域中的应用22-25
• 1.4.1 数值模拟技术在材料宏观变形领域的研究现状22-23
• 1.4.2 数值模拟技术在微观组织演变领域的研究现状23-25
• 1.5 本文的研究目标及主要内容25-26
• 第2章 300M高强钢的高温流变及动态再结晶行为研究26-45
• 2.1 高温压缩实验26-37
• 2.1.1 实验材料26
• 2.1.2 实验方案26-27
• 2.1.3 实验设备27
• 2.1.4 实验结果与分析27-37
• 2.2 金相实验37-43
• 2.2.1 实验方法37
• 2.2.2 实验结果与分析37-43
• 2.3 300M高强钢动态再结晶模型的建立43-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第3章 300M高强钢亚动态再结晶行为的研究45-55
• 3.1 实验方案45-46
• 3.2 实验结果与分析46-50
• 3.2.1 双道次压缩应力应变曲线46-47
• 3.2.2 亚动态再结晶体积分数的测定47-48
• 3.2.3 变形参数对亚动态再结晶体积分数的影响48-50
• 3.3 亚动态再结晶模型的建立50-53
• 3.3.1 亚动态再结晶动力学方程的建立50-51
• 3.3.2 亚动态再结晶晶粒尺寸模型的建立51-53
• 3.4 亚动态再结晶百分数模型的验证53
• 3.5 本章小结53-55
• 第4章 300M高强钢静态再结晶行为的研究55-65
• 4.1 实验方案55-56
• 4.2 实验结果与分析56-59
• 4.2.1 双道次压缩应力应变曲线56-57
• 4.2.2 变形参数对静态再结晶体积分数的影响57-59
• 4.3 静态再结晶模型的建立59-63
• 4.3.1 静态再结晶动力学方程的建立59-61
• 4.3.2 静态再结晶晶粒尺寸模型的建立61-63
• 4.4 静态再结晶百分数模型的验证63-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 300M主起落架外筒锻造工艺模拟65-76
• 5.1 材料参数65-66
• 5.1.1 锻件材料参数65
• 5.1.2 模具材料参数65-66
• 5.2 毛坯几何模型66
• 5.3 模拟过程设计及工艺参数66-67
• 5.3.1 模拟过程设计66-67
• 5.3.2 工艺参数67
• 5.4 模拟结果分析67-74
• 5.4.1 毛坯始锻温度场67
• 5.4.2 锻件最终温度场67-68
• 5.4.3 锻件最终等效应变68-69
• 5.4.4 锻件最终等效应力69
• 5.4.5 锻件最终再结晶体积分数69-70
• 5.4.6 锻件最终平均晶粒度70
• 5.4.7 锻件最终再结晶晶粒度70-71
• 5.4.8 锻件最终最大晶粒度差71
• 5.4.9 模具载荷71-72
• 5.4.10 锻件工艺成形过程分析72-74
• 5.5 模拟结果验证74-75
• 5.6 本章小结75-76
• 结论76-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果83-84
• 致谢84-85
• 作者简介85

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 孟毅;大型铝合金锻件成形工艺数值模拟及优化[D];重庆大学;2009年

2 黄湘龙;7A85铝合金航空接头等温锻造组织演变模拟与实验研究[D];中南大学;2013年

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本文编号：930314