鑄鋼件凝固與熱處理全過程組織與性能預(yù)測技術(shù)的研究.pdf

1、鑄鋼件在機(jī)械零件中應(yīng)用很廣泛，鑄鋼件的質(zhì)量關(guān)系到機(jī)械零件的壽命及安全性，而它的質(zhì)量是由組織和性能決定。因此，必須合理地控制鑄鋼件組織，以獲得優(yōu)質(zhì)的鑄鋼件。目前，鑄造和熱處理是控制零件組織分布的重要技術(shù)；針對鑄造和熱處理技術(shù)與組織關(guān)系的研究，采用數(shù)值模擬方法是一個熱點(diǎn)，但數(shù)值模擬方法通常是單獨(dú)研究鑄造過程或熱處理過程，當(dāng)單獨(dú)研究鑄造過程時，鑄態(tài)組織與性能不能決定最終的零件質(zhì)量，往往需要進(jìn)行后續(xù)熱處理；當(dāng)單獨(dú)研究熱處理過程時，沒有考慮初始鑄

2、態(tài)組織對熱處理的影響，因此，本文采用鑄造凝固和熱處理全過程的數(shù)值模擬技術(shù)將兩個獨(dú)立的過程結(jié)合起來，使數(shù)值模擬過程更接近實(shí)際情況，進(jìn)而能夠準(zhǔn)確地預(yù)測鑄鋼件的組織與性能。主要研究工作如下：
　　首先，提出一種鑄鋼件凝固組織與性能預(yù)測方法。該方法以三維溫度場的數(shù)值模擬分析結(jié)果為基礎(chǔ)，主要分為兩步：利用高斯連續(xù)形核模型預(yù)測形核數(shù)，并推導(dǎo)出鑄件晶粒尺寸；基于 JMatPro軟件建立各種鑄鋼的相含量和性能數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用數(shù)據(jù)快速搜索和網(wǎng)格賦值技術(shù)

3、得到鑄件整體的相含量和性能。
　　其次，建立了鑄鋼件熱處理過程相的轉(zhuǎn)變量和硬度預(yù)測模型。熱處理過程相的轉(zhuǎn)變量計(jì)算是將鑄態(tài)組織作為熱處理過程的初始組織，采用疊加法則將連續(xù)的加熱或冷卻過程離散為若干微小的等溫階段，根據(jù)TTA和TTT曲線計(jì)算各單相的相變孕育期和轉(zhuǎn)變量；利用單相硬度加權(quán)平均法求鑄鋼件硬度值。
　　最后，開展了實(shí)際鑄鋼件的澆注、熱處理實(shí)驗(yàn)；金相分析和硬度測試結(jié)果表明，鑄鋼件凝固與熱處理全過程組織與性能預(yù)測方法能夠較為