鑄鋼件凝固與熱處理全過程組織與性能預測技術的研究.pdf

1、鑄鋼件在機械零件中應用很廣泛，鑄鋼件的質量關系到機械零件的壽命及安全性，而它的質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；針對鑄造和熱處理技術與組織關系的研究，采用數(shù)值模擬方法是一個熱點，但數(shù)值模擬方法通常是單獨研究鑄造過程或熱處理過程，當單獨研究鑄造過程時，鑄態(tài)組織與性能不能決定最終的零件質量，往往需要進行后續(xù)熱處理；當單獨研究熱處理過程時，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)值模擬技術將兩個獨立的過程結合起來，使數(shù)值模擬過程更接近實際情況，進而能夠準確地預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測方法。該方法以三維溫度場的數(shù)值模擬分析結果為基礎，主要分為兩步：利用高斯連續(xù)形核模型預測形核數(shù)，并推導出鑄件晶粒尺寸；基于 JMatPro軟件建立各種鑄鋼的相含量和性能數(shù)據庫，應用數(shù)據快速搜索和網格賦值技術

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變量和硬度預測模型。熱處理過程相的轉變量計算是將鑄態(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TTA和TTT曲線計算各單相的相變孕育期和轉變量；利用單相硬度加權平均法求鑄鋼件硬度值。
　　最后，開展了實際鑄鋼件的澆注、熱處理實驗；金相分析和硬度測試結果表明，鑄鋼件凝固與熱處理全過程組織與性能預測方法能夠較為