預備熱處理-冷軋變形材料組織遺傳演化規(guī)律研究.pdf

1、環(huán)件軋制是一種先進的連續(xù)局部塑性成形工藝,主要用于制造各種截面形狀的無縫環(huán)形零件,具有生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品性能優(yōu)良和產(chǎn)品精度高等優(yōu)點,廣泛地應用于汽車、火車、船舶、航空航天和原子能等工業(yè)領域中。本文通過有限元模擬和實驗的方法,研究了矩形截面的冷軋環(huán)件在預備熱處理、冷軋和淬火過程中的微觀組織演化和變形行為,為環(huán)件冷軋工藝的優(yōu)化和產(chǎn)品精度的提高提供了理論基礎。
　　 首先對45鋼環(huán)件進行預備熱處理,通過拉伸實驗,測試材料的力學性能,建立

2、本構關系,然后根據(jù)測得的材料本構關系,在.ABAQUS軟件中模擬環(huán)件冷軋的過程,在D56G90型精密冷軋環(huán)機上對熱處理過的環(huán)件進行軋制,最后用電子掃描電鏡觀察每步工藝后微觀組織的變化情況。模擬和試驗研究表明:在一定范圍內(nèi),環(huán)件的退火冷卻速度越快,珠光體晶粒越小,片層間距越小,晶粒分布越均勻,材料的強度和塑性越好。隨著退火冷卻速度降低,屈服強度、抗拉強度、延伸率和硬度逐漸降低。45鋼環(huán)件冷軋后,冷卻速度越快的環(huán)件所受的應力越大,應變越小。

3、晶粒沿軋向分布,與未經(jīng)過預備熱處理直接冷軋的環(huán)件相比,經(jīng)過退火工藝處理過的環(huán)件的晶粒更加細小,組織分布更加均勻,且在預備熱處理中退火冷卻速度越快的環(huán)件,冷軋后珠光體片層破碎越嚴重,晶界越不明顯。
　　 對GCr15鋼環(huán)件采用了預備熱處理、冷軋、淬火的試驗工藝,同時運用ABAQUS軟件對其冷軋過程進行了模擬。并用電子顯微電鏡、拉伸實驗、X射線衍射和顯微硬度測試等測試方法,觀察GCr15鋼環(huán)件在處理過程中微觀組織和力學性能方面的變化

4、情況。結果顯示:GCr15鋼球化退火后,由片狀珠光體轉變?yōu)榱钪楣怏w,且隨退火冷卻速度的減緩,退火后滲碳體晶粒變大,抗拉強度增大,延伸率變小。
　　 冷軋后,退火冷卻速度快的環(huán)件,外層{111}<112>織構和{111}<110>織構的強度較強。隨著由外層向中間層過渡,織構逐漸變得雜亂,{111}<110>織構組分逐漸減弱,{111}<112>織構組分逐漸增強,{111}<110>織構向{111}<112>織構過渡,同時旋轉立方

5、{100}<011>織構存在;往內(nèi)層過渡,{111}<112>織構和{111}<110>織構的強度均略有減弱,且出現(xiàn)較弱的旋轉立方{100}<011>織構組分。淬火后,退火冷卻速度快的環(huán)件,馬氏體晶粒更細小,滲碳體顆粒更小。
　　 GCr15鋼環(huán)件在整個工藝過程中硬度方面的變化是,正火后,環(huán)件硬度變化不大;退火后,硬度均下降;冷軋后,硬度稍有提高;淬火后,硬度成倍的增長。在每步工藝后,硬度均是退火冷卻速度慢的環(huán)件硬度最高,另兩個