低合金貝氏體球鐵磨球油淬帶溫等溫回火的模擬與實驗研究.pdf

1、貝氏體球墨鑄鐵具有較高的強度、硬度和韌性。采用油淬帶溫等溫回火的熱處理方法,可獲得以貝氏體為基體的球墨鑄鐵。研究貝氏體球鐵磨球油淬帶溫等溫回火的熱處理工藝,可以為球墨鑄鐵磨球熱處理工藝參數(shù)的制定和優(yōu)化提供理論依據(jù),對獲得高性能的球墨鑄鐵磨球具有一定的指導意義。
　　本文利用材料性能模擬軟件JMatPro,得到了添加合金元素的球墨鑄鐵的熱物性參數(shù)和等溫轉(zhuǎn)變曲線;基于傳熱學理論,結(jié)合低合金球墨鑄鐵磨球(直徑80 mm)油淬帶溫等溫回火

2、處理的實際情況,利用COMSOL有限元軟件建立了三維有限元模型,得到了磨球在油淬和等溫回火階段溫度場的分布規(guī)律;基于冷卻曲線,結(jié)合 Scheil疊加法則和相變動力學,利用MATLAB編寫程序,對組織場進行求解,得到了磨球油淬和等溫回火階段組織場的變化規(guī)律;采用掃描電鏡、金相顯微鏡、洛式硬度計等設備,對油淬帶溫等溫回火處理后磨球的組織形貌、硬度等進行分析;通過拉伸實驗、沖擊實驗,研究了油淬帶溫等溫回火工藝參數(shù)對磨球材料性能的影響。

3、　　結(jié)果表明:油淬階段,磨球由表及里,冷卻速度不斷降低,當油淬階段結(jié)束時,磨球內(nèi)外溫差較大,在此階段有極少量的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w,貝氏體和馬氏體。等溫回火階段,表面溫度直接升高至300℃,心部溫度先降低后升高,最后達到300℃,此階段只發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變量約為98％。組織轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生潛熱,但對溫度場的影響不大。
　　經(jīng)油淬帶溫等溫回火處理后,球墨鑄鐵磨球由表及里,硬度逐漸降低,表面硬度為56.2 HRC,心部硬度為51.2 H

4、RC,平均硬度為53.9 HRC,磨球的組織主要為細針狀的下貝氏體,表面處出現(xiàn)了少量的馬氏體,心部有少量的上貝氏體出現(xiàn),這與組織場的模擬結(jié)果基本相同,定性地驗證了組織場模擬的合理性。在其他參數(shù)不變的情況下,磨球材料的硬度、拉伸強度隨奧氏體化溫度的升高先升高后降低,隨出油溫度的升高而逐漸降低,隨等溫溫度的升高先升高后降低;沖擊韌性則隨著奧氏體化溫度的升高而逐漸降低,隨出油溫度的升高而逐漸升高,隨等溫溫度的升高而升高。
　　本研究球墨