井口头锻件用AISI 4140钢高温热压缩变形行为研究

利用Gleeble-3500热力模拟试验机,在温度850~1 200℃、应变速率为0.1~10 s^(-1),真应变约为0.9的条件下,研究了井口头锻件用AISI 4140钢的热压缩变形行为.采用双曲正弦模型建立了该材料的高温变形本构方程并绘制了热加工图.结果表明:在热压缩过程中,变形温度升高,峰值应力随之减小;而应变速率增大,峰值应力随之增大.在低应变速率0.1~1 s^(-1)且温度高于1 050℃时,表现出动态再结晶行为特征. AISI 4140钢的热变形激活能为427.469 kJ/mol,最佳热加工温度区间为1 050~1 200℃,应变速率在0.1~1 s^(-1).

不同光束移动速度下的激光淬火有限元分析

为研究不同激光淬火处理条件下激光淬火温度场和物相结构,运用ABAQUS/Standard对激光淬火处理AISI4140钢进行了有限元模拟,并结合实验进行了验证.结果表明:激光淬火材料最高温度并不在光束中心,而是出现在距激光束中心2 mm的位置,且不随着光束移动速度的增大而改变位置;在激光束最高温度恒定为1150℃情况下,不同移动速度对于升温速率影响更加显著,而降温速率则相对稳定;材料本身性质和热边界条件是影响降温速率的主要因素,激光束移动速度为次要因素.另外,可以通过此模型制定合理激光处理工艺得到相应深度马氏体硬化层.

铁素体渗氮工艺模拟

纯铁的莱勒图被广泛用于选择合金钢的渗氮工艺。本文首次采用计算热力学来确定AISI 4140钢的莱勒图。研究表明,AISI 4140钢的莱勒图与纯铁的存在明显差异。对AISI 4140钢进行了渗氮试验,目的是验证计算热力学的预测结果。扫描电镜结果显示化合物层中存在两种相,利用透射电镜对化合物层与扩散层界面的研究结果证实了γ'-Fe4N和ε-Fe2-3(C,N)相的共存。这些试验结果与用计算热力学建立的AISI 4140钢莱勒图高度吻合。