20CrMnTiH鋼高溫塑性變形行為及微觀組織的研究.pdf

1、隨著制造業(yè)的發(fā)展，人們在追求零件的外形精度以外，更注重零件的內(nèi)在質(zhì)量。金屬塑性成形技術(shù)可以使零件在滿足形狀精度的基礎(chǔ)上，獲得更好的性能，如今已成為國內(nèi)外學(xué)者研究重點(diǎn)。成形零件的最終性能是由材料的最終組織決定的，運(yùn)用有限元模擬軟件對金屬塑性成形過程中的力學(xué)行為以及微觀組織進(jìn)行模擬，對理論研究以及工程實(shí)際應(yīng)用均有重要意義。然而許多模擬軟件對于材料的微觀組織的模擬模塊并不完善。本文針對20CrMnTiH鋼進(jìn)行研究，對20CrMnTiH鋼高溫塑

2、性變形過程中的不同工藝參數(shù)對材料的流變應(yīng)力行為和微觀組織演變行為的影響做了研究，并構(gòu)建了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對DEFORM-3D有限元軟件進(jìn)行了二次開發(fā)，使得二次開發(fā)后的DEFORM-3D軟件可以模擬20CrMnTiH鋼高溫塑性變形過程中的微觀組織演變，為優(yōu)化工藝參數(shù)，提高20CrMnTiH鋼零件的性能提供依據(jù)。
　　本文主要研究結(jié)果如下：
　　（1）采用Gleeble-3500熱模擬機(jī)對20CrMnTiH試樣進(jìn)行保

3、溫實(shí)驗(yàn)，以及單道次、雙道次等溫壓縮實(shí)驗(yàn)。通過獲得的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，分析各工藝參數(shù)對20CrMnTiH鋼高溫塑性變形過程中流變應(yīng)力和微觀組織演變的影響。并通過數(shù)學(xué)計(jì)算，推導(dǎo)出流變應(yīng)力本構(gòu)模型，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、靜態(tài)再結(jié)晶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，以及亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
　?。?）對進(jìn)行保溫實(shí)驗(yàn)以及熱壓縮實(shí)驗(yàn)后的淬火試樣進(jìn)行切割、鑲嵌、打磨、拋光、腐蝕，并通過金相顯微鏡拍攝金相照片。通過對金相圖片進(jìn)行分析，并測量出晶粒

4、尺寸，得到各工藝參數(shù)對微觀組織的影響。并通過計(jì)算推導(dǎo)，得到20CrMnTiH鋼奧氏體晶粒長大模型、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型、靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型和亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型。
　　（3）利用DEFORM-3D軟件提供的用戶自定義子程序，對DEFORM-3D軟件進(jìn)行二次開發(fā)。利用Fortran語言編譯20CrMnTiH鋼微觀組織演變的程序，并嵌入DEFORM-3D軟件中，使得二次開發(fā)后的DEFORM-3D軟件可以準(zhǔn)確地模擬20CrMn