正火温度对H13热作模具钢组织性能的影响

利用箱式电阻炉在不同温度下(1000,1050,1100,1150℃)对H13锻坯试样进行正火处理,并进行了后续等温退火和淬回火处理,研究了正火温度对其显微组织和抗冲击性能的影响。结果表明:高温正火处理能明显改善H13钢的锻态组织;正火温度在1000~1100℃时,随正火温度升高,晶粒变得细小均匀,带状偏析和共晶碳化物减少,冲击韧性提高;1150℃正火处理后晶粒发生明显粗化,冲击韧性下降;H13锻件的最佳正火处理温度为1100℃。

冷却速率对3Cr2MnNiMo钢组织和硬度的影响

利用热膨胀相变仪研究了3Cr2MnNiMo钢的连续冷却转变行为,得到了其静态和动态连续冷却转变(CCT)曲线,分析了冷却速率、变形条件以及合金元素等对该钢连续冷却转变行为的影响。结果表明:铬、镍、钼等合金元素使过冷奥氏体稳定性增强,3Cr2MnNiMo钢连续冷却转变过程中未出现珠光体转变区,相变产物主要为贝氏体和马氏体;随着冷却速率的增加,贝氏体逐渐减少且由粒状转变为板条状,马氏体逐渐增多,硬度总体呈先增大后趋于稳定的趋势;高温奥氏体区的塑性变形使贝氏体相变的发生有所推迟,相同冷却速率下变形后钢的硬度大于未变形钢的硬度。

模具钢锻造过程等向性能的有限元预测

提出锻造过程等向性的有限元计算方法,首先计算锻造过程中有限单元在X、Y和Z方向的变形功,然后对每个方向的变形功进行累积,根据等向性的定义计算所有单元的方向累积变形功之比。结果显示,采用径向十字锻造方法的两镦两拔锻造工艺下(2次镦粗比为2,2次拔长比为2)的H13钢等向性计算结果为0.50和0.47,试验实测结果为0.51和0.48;采用轴向反复镦拔法的一镦一拔、两镦两拔锻造工艺下(镦粗比为2,拔长比为2)的718钢等向性计算结果分别为0.76、0.81和0.92、0.98,试验实测结果分别为0.771、0.824和0.948、0.974,提出的模具钢锻造过程等向性预测方法,对于降低制造成本和优化锻造工艺具有重要的理论指导意义。

H13热作模具钢预变形均匀化工艺研究

利用DIL805A/D变形热膨胀相变仪对ϕ5 mm×10 mm的H13铸锭试样进行0~25%的预变形,然后进行1200℃×30 min的均匀化处理,研究了均匀化过程中不同预变形试样的微观组织演变。结果显示,与未变形试样相比,预变形处理后试样的枝晶密度与基体硬度均减小。随着预变形量的增加,均匀化处理后的枝晶密度和硬度值逐渐增加,10%变形量试样的枝晶偏析几乎完全消除,基体硬度值最小且分布均匀,未变形试样与预变形量为15%、20%和25%的试样中Mo的枝晶偏析比分别为2.90、2.23、2.43和3.56。

加热速率对Cr8Mo2SiV冷作模具钢奥氏体化过程的影响

以高碳中铬的Cr8Mo2SiV莱氏体冷作模具钢为研究对象,采用Formastor-FII相变仪和差示扫描量热仪分析了不同加热速率下退火态钢的奥氏体化过程。结果表明,随着加热速率由2℃/min增大至40℃/min,根据膨胀法逆共析转变的起始和终了温度分别升高了34℃和51℃,逆共析转变温度区间由22℃增大至39℃,奥氏体均匀化温度也随之升高;根据差示法整个加热过程可以分为5个阶段,主要包括碳化物向奥氏体的转变、铁素体向奥氏体的转变以及奥氏体均匀化过程,2种方法分析得到的各临界温度点的值基本一致,试验结果可为冷作模具钢的工业化生产提供理论依据。

回火加热速率对3Cr2MnNiMo钢组织及性能的影响

研究了快速加热回火(300℃/s)对3Cr2MnNiMo钢碳化物形态分布和力学性能的影响,结果表明:与低速加热回火(1℃/s)对比,快速加热回火有利于获得细小、弥散分布的碳化物。提高回火加热速率,延迟了位错的回复,这种延迟作用增加了碳化物形核位置,提高碳化物的形核速率和弥散程度,随着回火保温时间的延长会弱化加热速率的影响。当回火温度为660℃、保温时间为1 s时,加热速率从1℃/s提升至300℃/s,试样硬度提升53.3 HV;回火时间延长至1 800 s、300℃/s加热速率下的试样硬度比1℃/s加热速率下的试样硬度值高9.4 HV。

Cr8Mo2SiV冷作模具钢共晶碳化物的粒化行为

利用高温共聚焦显微仪对不同热处理工艺条件下Cr8Mo2SiV冷作模具钢中二次碳化物和共晶碳化物尺寸、形状及分布的变化进行了原位观察。结果表明:在高温保温处理时,碳化物在晶粒内部的溶解较晶界处的更易发生;随着奥氏体化温度的升高,弥散分布的颗粒状二次碳化物由于尺寸小和合金元素含量低而优先发生溶解,长条链状的共晶碳化物则首先在颈缩部位发生溶断,然后在尖端和微凸等曲率较大部位发生溶解,最后曲率半径小的共晶碳化物长大而发生团聚、粒状化。

二辊轧机轧辊感应加热有限元分析

运用有限元软件ANSYS和编程语言APDL,建立电磁感应热生成率数学模型,以定义指针数组的方式,将热生成率作为内热源施加在各循环步的轧辊单元上,实现轧辊旋转过程感应加热分析,发现当电源频率为20 000 Hz、电流密度为350e4A/m2时,轧辊以0.1 r/s转速加热2 min后表面温度可达400℃以上。研究轧辊旋转预热及轧制时的温度场,发现轧制变形区温度与时间的关系近似线性,可以通过调整电源输出功率、轧制速度等参数维持变形区温度恒定。

不同形状不锈钢棒材热处理装炉系数数值模拟

针对在真空炉热辐射条件下3种不同形状的不锈钢棒材(四方棒、圆棒和六方棒),采用有限元模拟技术并结合传热学原理,利用“等效圆棒直径对比法”构建了标准样库,开展了装炉系数确定方法研究,建立了不同场景下热处理加热间距与装炉系数的数学模型。结果表明,随着装炉间距的增大,3种不同形状棒材的相邻直径、条件厚度和装炉系数均呈逐渐减小的趋势,通过对比装炉系数可以发现,紧密排列的圆棒和六方棒的装炉系数明显小于四方棒的装炉系数。在实际生产不锈钢棒材时,在严格按照装炉系数规定并计算出正确的条件厚度的条件下,装炉可以不留间隙紧密排列。