大鍛件材料30Cr2Ni4MoV鋼的熱變形特性研究.pdf

1、大鍛件通常用來制造大型結(jié)構(gòu)件和重要承載零部件。隨著電力、鋼鐵、石化、國防等行業(yè)的發(fā)展，大鍛件的需求量越來越大。最近十年，我國大鍛件的需求量將持續(xù)在一個(gè)高點(diǎn)，其中大型電站設(shè)備又將是需求的主要市場。但是，由于我國工業(yè)起步較晚，大鍛件的制造能力難以達(dá)到要求，因而許多大鍛件需要從國外進(jìn)口，這不僅加重了各行業(yè)的負(fù)擔(dān)，還使我國難以掌握關(guān)鍵性技術(shù)，限制了行業(yè)的發(fā)展。所以如何提高大鍛件的生產(chǎn)能力將是我國面臨的一個(gè)難題。 大鍛件的生產(chǎn)采用熱加工，

2、以便降低加工載荷。大鍛件成本極高，一般不允許鍛造失敗，因此，研究大鍛件材料熱變形特性（流動(dòng)應(yīng)力和微觀組織演變規(guī)律），將所建立的模型運(yùn)用于計(jì)算機(jī)模擬，可以代替部分大型鍛造試驗(yàn)，是研究大鍛件成形規(guī)律、實(shí)現(xiàn)“控形控性”目標(biāo)的最有力手段之一。 本文選取我國生產(chǎn)低壓轉(zhuǎn)子的大鍛件材料30Cr2Ni4MoV鋼作為研究對象，通過熱模擬壓縮試驗(yàn)和定量金相試驗(yàn)獲得大量的數(shù)據(jù)，從而建立了該種材料的高溫流動(dòng)應(yīng)力模型和微觀組織演變模型。 通過將3

3、0Cr2Ni4MoV試樣在Gleeble-3500熱模擬機(jī)上進(jìn)行熱壓縮試驗(yàn)，得到其真應(yīng)力-應(yīng)變的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。30Cr2Ni4MoV鋼在高溫下的流動(dòng)應(yīng)力曲線具有典型的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。針對流動(dòng)應(yīng)力隨變形而變化的兩個(gè)階段，將材料的流動(dòng)應(yīng)力曲線分成加工硬化-動(dòng)態(tài)回復(fù)階段和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶階段。建立模型時(shí)，認(rèn)為變形溫度決定了原子的擴(kuò)散能力和位錯(cuò)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，變形速率決定了位錯(cuò)密度和晶界能的積累速度，借助Zener-Hollomon參數(shù)建立了各個(gè)特征變量的

4、數(shù)學(xué)表達(dá)式，確立了該種材料的高溫流動(dòng)應(yīng)力模型。并通過對動(dòng)態(tài)再結(jié)晶階段的流動(dòng)應(yīng)力分析，確立了該種材料的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型。 通過對試樣進(jìn)行定量金相分析，測量出30Cr2Ni4MoV試樣在不同變形條件下的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸。認(rèn)為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸只取決于變形條件，而與原始晶粒大小無關(guān)，借助Zener-Hollomon參數(shù)，建立了30Cr2Ni4MoV鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型。 通過對有限元軟件MSC.Marc進(jìn)行二次開發(fā)