论文部分内容阅读
由于大型锻件锻材截面大，在热传递过程中，无论是加热还是冷却，都存在沿截面表面至心部温度分布不均的现象，这种现象在淬冷过程中更为突出和激烈，甚至引起开裂。由于上面现象的存在，常规手段很难消除锻后出现的粗晶、混晶、魏氏组织、成分偏析等组织遗传缺陷，导致热处理后组织和性能差异较大；在工程实例中，也很难凭借以往经验快速拟定出满足合同要求中指定部位的性能和组织要求。近年来随着计算机技术的飞速发展以及材料科学理论和实验研究的巨大进展，在前人的研究成果上，对结构钢淬透性预测模型、预研钢回火性能预测模型和大型锻材临界淬回火组织及性能预测模型进行综合及其软件化。将编写好的大型锻材组织和性能控制软件与Ansys Workbench三维、变物性和瞬态的淬冷温度场仿真技术进行综合运用，可以为实际工程生产进行快速有效的指导。大截面H13钢模具在淬火后出现开裂主要是由于模具结构复杂和H13具有较强的淬火开裂倾向，常规的淬火方法很容易导致淬火开裂，如何制定出合理的冷却制度也是大截面锻件锻材淬火的一个热门问题。4340v是在AISI4340基础上添加了钒元素，相关资料较少；4340v传动齿轮轴在热处理过程中要进行调质处理，有较高的横向和纵向冲击功要求，如何在相关资料较少的前提下，快速拟定出满足要求的热处理工艺也是一个难题。利用Ansys Workbench可以对大型复杂锻件进行温度场仿真，得到零件内部温度随淬冷时间的关系，结合材料的连续冷却曲线可以制定出行之有效的大截面H13模具钢冷却制度。将基于SAEJ406标准中计算理想临界直径的方法和文献中描述的组织遗传与淬透性关系相结合，可以根据理想临界直径大小快速拟定出合理的热处理工艺来解决锻后出现的组织缺陷，使4340v经锻后热处理得到细小均匀的组织；再利用大型锻材组织和性能控制软件与Ansys Workbench淬冷温度场仿真技术可以为4340v的性能热处理工艺做出快速有效的指导，避免了以生产为代价的盲目试验。本文首次提出将结构钢淬透性预测模型、预研钢回火性能预测模型和大型锻材临界淬回火组织进行综合并软件化。通过编写的大型锻材组织和性能控制软件及Ansys Workbench淬冷温度场仿真技术的应用，能很好解决大型锻材组织和性能控制问题，对实际生产中热处理工艺的拟定有实际应用意义。