低碳鋼冷成形過(guò)程硬度預(yù)測(cè)模型研究.pdf

1、硬度是材料力學(xué)性能中最常用的一個(gè)性能指標(biāo)，它反映了材料抵抗壓入塑性變形、劃痕、切削或磨損的能力。常用來(lái)評(píng)價(jià)材料的強(qiáng)度和耐磨性以及在冷成形過(guò)程中的可鍛性。目前的研究主要針對(duì)冷成形過(guò)程中材料的硬度隨等效應(yīng)變的變化規(guī)律，而材料的硬度不僅取決于材料的變形程度、冷熱加工條件等宏觀狀態(tài)，而且與材料的微觀組織結(jié)構(gòu)、金屬晶體的點(diǎn)陣類(lèi)型、晶格常數(shù)等有密切關(guān)系。因此，研究冷成形過(guò)程中材料微觀組織參數(shù)對(duì)硬度變化的影響規(guī)律，建立基于微觀組織參數(shù)的硬度預(yù)測(cè)模型，

2、具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)與有限元模擬相結(jié)合的方法，分別研究了單相材料和兩相材料中微觀組織參數(shù)對(duì)冷成形過(guò)程中硬度變化的影響規(guī)律，并建立了基于微觀組織參數(shù)的硬度預(yù)測(cè)模型。根據(jù)該模型優(yōu)化了法蘭件成形工藝，并預(yù)測(cè)了法蘭件成形后的硬度分布。
　　首先通過(guò)退火處理獲得了具有不同微觀組織參數(shù)的鐵素體單相材料和鐵素體-珠光體兩相材料。分析了退火溫度和保溫時(shí)間對(duì)鐵素體晶粒尺寸及相體積分?jǐn)?shù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：隨著溫度的

3、升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，鐵素體晶粒尺寸逐漸增大，珠光體相的體積分?jǐn)?shù)逐漸減小，且鐵素體晶粒長(zhǎng)大到一定程度后，不再隨保溫時(shí)間而變化。
　　采用壓縮實(shí)驗(yàn)與有限元模擬相結(jié)合的方法，分別研究了單相材料中的鐵素體晶粒尺寸和鐵素體-珠光體兩相材料中的晶粒尺寸、相體積分?jǐn)?shù)對(duì)硬度變化的影響，并建立了基于鐵素體晶粒尺寸的鐵素體鋼的硬度預(yù)測(cè)模型，同時(shí)根據(jù)復(fù)合物法則，在單相材料的硬度預(yù)測(cè)模型基礎(chǔ)上，建立了雙相材料的硬度預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明：對(duì)于鐵素體單相材料

4、，初始硬度HV0、硬化系數(shù)K、硬化指數(shù)n均是受晶粒尺寸影響的變量，且隨著晶粒尺寸的增大而減?。欢鴮?duì)于鐵素體-珠光體雙相材料，HV0、K、n不僅受晶粒尺寸影響，而且與相體積分?jǐn)?shù)有關(guān)，隨著晶粒尺寸的增大而減小，隨珠光體相體積分?jǐn)?shù)的減小而減小。同時(shí)，采用具有不同微觀組織參數(shù)的單相材料和兩相材料，分別驗(yàn)證了兩個(gè)硬度預(yù)測(cè)模型的有效性。
　　針對(duì)法蘭件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了多工序鐓擠復(fù)合成形工藝，并根據(jù)兩相材料的硬度預(yù)測(cè)模型確定了坯料直徑的合理范