目的(de)(de)確定42CrMo鋼板感應(ying)淬(cui)火過(guo)程(cheng)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)相變動力學參數,并驗證其可靠性。方法根據不同加(jia)熱速率下42CrMo鋼奧(ao)氏(shi)體(ti)膨脹曲(qu)線(xian),基于經典JMAK（Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov）模(mo)型(xing)和Kissinger方法,確定了42CrMo鋼奧(ao)氏(shi)體(ti)化相變動力學的(de)(de)參數。建立ABAQUS局部移(yi)動式(shi)感應(ying)淬(cui)火模(mo)型(xing),選(xuan)取淬(cui)火區域加(jia)熱過(guo)程(cheng)中點的(de)(de)溫度變化曲(qu)線(xian)作為驗證奧(ao)氏(shi)體(ti)化模(mo)型(xing)的(de)(de)對象。‘

  基于Scheil法則(ze)和JMAK相(xiang)變(bian)動(dong)力學(xue)(xue)(xue)(xue)模(mo)型,采用文中(zhong)求(qiu)解(jie)(jie)得(de)(de)到(dao)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)化參(can)(can)(can)數(shu)(shu),采用Matlab對(dui)42CrMo連(lian)續轉(zhuan)變(bian)過程離散為(wei)(wei)每個時(shi)間(jian)間(jian)隔的(de)(de)(de)等溫(wen)相(xiang)變(bian)并(bing)求(qiu)解(jie)(jie),并(bing)對(dui)照(zhao)相(xiang)關學(xue)(xue)(xue)(xue)者采用的(de)(de)(de)擴展解(jie)(jie)析(xi)動(dong)力學(xue)(xue)(xue)(xue)模(mo)型和JAMK模(mo)型,加(jia)以(yi)驗證。結果根據上述方(fang)法,得(de)(de)到(dao)的(de)(de)(de)42CrMo奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)變(bian)動(dong)力學(xue)(xue)(xue)(xue)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)為(wei)(wei):能Q為(wei)(wei)2.04×106 J/mol,指前因(yin)子lnk0的(de)(de)(de)值取(qu)230.78,Avrami指數(shu)(shu)n取(qu)0.427。42crmo鋼板將淬火(huo)加(jia)熱過程離散為(wei)(wei)數(shu)(shu)量很大的(de)(de)(de)均勻時(shi)間(jian)間(jian)隔,并(bing)以(yi)求(qiu)解(jie)(jie)的(de)(de)(de)動(dong)力學(xue)(xue)(xue)(xue)模(mo)型在每個間(jian)隔內(nei)進行(xing)(xing)對(dui)應溫(wen)度條件下(xia)奧氏(shi)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積分數(shu)(shu)的(de)(de)(de)求(qiu)解(jie)(jie)并(bing)順次(ci)疊加(jia),以(yi)模(mo)擬(ni)得(de)(de)到(dao)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)時(shi)間(jian)和轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度等作(zuo)為(wei)(wei)依(yi)據,該模(mo)型有良好(hao)的(de)(de)(de)表現性。結論對(dui)42CrMo非等溫(wen)且(qie)加(jia)熱速度不恒定的(de)(de)(de)連(lian)續奧氏(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)過程,JAMK模(mo)型擬(ni)合表現良好(hao),采用文中(zhong)求(qiu)解(jie)(jie)的(de)(de)(de)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)組對(dui)表面感應淬火(huo)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)歷程進行(xing)(xing)仿真預測是(shi)可行(xing)(xing)的(de)(de)(de)。

  42CrMo鋼(gang)(gang)蝸(gua)輪(lun)蝸(gua)桿(gan)在裝配時(shi)發(fa)現蝸(gua)桿(gan)表(biao)面開裂(lie),通過宏(hong)觀分(fen)析、化學成分(fen)分(fen)析、淬火(huo)表(biao)面殘余應(ying)力(li)(li)測(ce)試(shi)、觀分(fen)析、金相檢驗(yan)、能譜分(fen)析、硬(ying)度(du)測(ce)試(shi)等方法對蝸(gua)桿(gan)開裂(lie)的原因進(jin)行了分(fen)析。結果(guo)表(biao)明:該(gai)42CrMo鋼(gang)(gang)板蝸(gua)桿(gan)表(biao)面裂(lie)紋為淬火(huo)應(ying)力(li)(li)裂(lie)紋,蝸(gua)桿(gan)材料中的錳的質量分(fen)數(shu)偏(pian)高以(yi)及(ji)淬火(huo)過程中熱應(ying)力(li)(li)與組織應(ying)力(li)(li)疊(die)加導致蝸(gua)桿(gan)沿軸線方向開裂(lie)。 

本(ben)試(shi)驗在一定切(qie)削(xue)(xue)條件下對(dui)42CrMo鋼(gang)板進行干切(qie)削(xue)(xue),研究刀(dao)(dao)(dao)具累計(ji)加(jia)(jia)(jia)工(gong)1 035 s過程中前后(hou)刀(dao)(dao)(dao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)損(sun)(sun)形貌。試(shi)驗結果表(biao)明(ming):累計(ji)加(jia)(jia)(jia)工(gong)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)T從(cong)0增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)1 035 s的(de)(de)(de)(de)過程中,刀(dao)(dao)(dao)具前刀(dao)(dao)(dao)面(mian)參與切(qie)削(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)區(qu)域(yu)(yu)亮度(du)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia),磨(mo)(mo)損(sun)(sun)區(qu)域(yu)(yu)增(zeng)(zeng)(zeng)大;當加(jia)(jia)(jia)工(gong)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)T為1 035 s時(shi),刀(dao)(dao)(dao)具前刀(dao)(dao)(dao)面(mian)磨(mo)(mo)損(sun)(sun)明(ming)顯,出現(xian)顏色較深面(mian)磨(mo)(mo)損(sun)(sun)區(qu)域(yu)(yu)、亮度(du)較高的(de)(de)(de)(de)部分刀(dao)(dao)(dao)具涂(tu)層材料磨(mo)(mo)損(sun)(sun)區(qu)域(yu)(yu)、磨(mo)(mo)粒磨(mo)(mo)損(sun)(sun)明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)損(sun)(sun)區(qu)域(yu)(yu)。加(jia)(jia)(jia)工(gong)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)T從(cong)0增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)435 s的(de)(de)(de)(de)過程中,刀(dao)(dao)(dao)具后(hou)刀(dao)(dao)(dao)面(mian)出現(xian)明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)損(sun)(sun)帶,涂(tu)層材料磨(mo)(mo)損(sun)(sun)帶逐漸(jian)(jian)增(zeng)(zeng)(zeng)大。加(jia)(jia)(jia)工(gong)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)T從(cong)435 s增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)1 035 s的(de)(de)(de)(de)過程中,磨(mo)(mo)損(sun)(sun)帶緩慢增(zeng)(zeng)(zeng)大,出現(xian)基(ji)體(ti)磨(mo)(mo)損(sun)(sun)現(xian)象,隨著磨(mo)(mo)損(sun)(sun)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)延長,基(ji)體(ti)磨(mo)(mo)損(sun)(sun)逐漸(jian)(jian)增(zeng)(zeng)(zeng)大。當加(jia)(jia)(jia)工(gong)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)T從(cong)48 s增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)1 035 s,已加(jia)(jia)(jia)工(gong)表(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)Ra由(you)3.46μm逐漸(jian)(jian)增(zeng)(zeng)(zeng)大到(dao)3.91μm。 

   針對模(mo)鑄(zhu)鍛(duan)材(cai)42crmo鋼板(ban)表面(mian)(mian)出現裂(lie)紋(wen)缺陷,通過對鍛(duan)材(cai)表面(mian)(mian)裂(lie)紋(wen)進行試驗分析,結(jie)果表明,裂(lie)紋(wen)表面(mian)(mian)有(you)平面(mian)(mian)等軸晶粒的多邊形輪廓形態,具有(you)鍛(duan)造開裂(lie)后(hou)又發生高(gao)溫(wen)再結(jie)晶的形貌特征,進而推斷出鍛(duan)材(cai)上的裂(lie)紋(wen)形成于高(gao)溫(wen)鍛(duan)造變形過程中。 

  在42CrMo鋼常規處(chu)理(li)的(de)基礎上(shang)增加了冷(leng)處(chu)理(li),研(yan)究淺冷(leng)處(chu)理(li)和(he)深冷(leng)處(chu)理(li)對42CrMo鋼硬度和(he)耐磨性的(de)影響。結(jie)果表明,經淺冷(leng)處(chu)理(li)和(he)深冷(leng)處(chu)理(li)后(hou),42CrMo鋼板中殘留奧(ao)氏(shi)體(ti)向馬氏(shi)體(ti)發(fa)生轉變(bian),且(qie)碳化物析出增多(duo),致使鋼的(de)硬度和(he)耐磨性均(jun)有,且(qie)深冷(leng)處(chu)理(li)后(hou)硬度和(he)耐磨性幅度高于(yu)淺冷(leng)處(chu)理(li)。 

  為(wei)(wei)研究42Cr Mo鋼板的(de)沖擊(ji)動態力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)性(xing)能及(ji)本構(gou)模(mo)型(xing)(xing),進行(xing)(xing)了(le)沖擊(ji)動態壓縮實驗和(he)金相觀察.材料表現出(chu)強烈的(de)應(ying)變(bian)率(lv)(lv)(lv)(lv)依(yi)賴性(xing),同時還得(de)到不同應(ying)變(bian)率(lv)(lv)(lv)(lv)下力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)性(xing)能差(cha)異的(de)主(zhu)要原(yuan)因在于(yu)沖擊(ji)動態載荷下的(de)絕熱(re)剪切行(xing)(xing)為(wei)(wei).采用熱(re)理論,42crmog分別(bie)考慮(lv)熱(re)應(ying)力(li)(li)(li)(li)和(he)非熱(re)應(ying)力(li)(li)(li)(li)來(lai)解(jie)釋變(bian)形機理,得(de)到了(le)應(ying)變(bian)率(lv)(lv)(lv)(lv)效(xiao)應(ying)的(de)描述.基于(yu)此(ci),本文(wen)提(ti)出(chu)含高應(ying)變(bian)率(lv)(lv)(lv)(lv)效(xiao)應(ying)的(de)動態本構(gou)模(mo)型(xing)(xing),通過絕熱(re)剪切準則來(lai)確定失穩的(de)起始(shi)點(dian),并與模(mo)型(xing)(xing)進行(xing)(xing)耦合.該模(mo)型(xing)(xing)能很好地描述42Cr Mo鋼的(de)準靜態和(he)沖擊(ji)動態力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)行(xing)(xing)為(wei)(wei),特別(bie)是(shi)應(ying)變(bian)硬(ying)化效(xiao)應(ying)和(he)應(ying)變(bian)率(lv)(lv)(lv)(lv)效(xiao)應(ying). 

42CrMo鋼(gang)板(ban)含有Cr、Mo等多種合(he)金(jin)化(hua)元素,具(ju)有優良(liang)的綜合(he)力(li)學性(xing)(xing)能,既具(ju)有較高的強(qiang)度(du),又(you)具(ju)有較好的塑(su)性(xing)(xing),在鍛(duan)件,特別(bie)是大(da)型(xing)(xing)鍛(duan)件領域,有廣泛(fan)的應用。本文采用計算機模(mo)(mo)擬(ni)與(yu)實驗相(xiang)結合(he)的方法,構建了 42CrMo鋼(gang)較準確的本構模(mo)(mo)型(xing)(xing)和材(cai)料性(xing)(xing)能數據庫,并(bing)開展了材(cai)料變形和熱(re)處理淬火(huo)過程的計算機模(mo)(mo)擬(ni)和實驗,模(mo)(mo)擬(ni)結果與(yu)實驗結果吻合(he)較好。

   通過熱壓縮(suo)實(shi)驗,測定(ding)了(le)(le) 42CrMo鋼板在(zai)(zai)不同溫度和應(ying)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)速率(lv)下(xia)的(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)-應(ying)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)數(shu)(shu)據,構建了(le)(le)改進的(de)(de)(de)(de)Johnson-Cook本(ben)(ben)構模(mo)(mo)型(xing)和應(ying)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)補償的(de)(de)(de)(de)Arrhenius本(ben)(ben)構模(mo)(mo)型(xing),得到了(le)(le)較(jiao)大(da)應(ying)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)范圍內較(jiao)準(zhun)(zhun)確(que)的(de)(de)(de)(de)42CrMo鋼的(de)(de)(de)(de)本(ben)(ben)構方程(cheng)(cheng)(cheng)。擬合了(le)(le)手冊中標準(zhun)(zhun)的(de)(de)(de)(de)42CrMo鋼的(de)(de)(de)(de)TTT曲(qu)線,獲(huo)得了(le)(le)較(jiao)準(zhun)(zhun)確(que)的(de)(de)(de)(de)TTT曲(qu)線數(shu)(shu)據。此外還構建了(le)(le)包(bao)含熱導(dao)率(lv)、比(bi)熱容、楊氏模(mo)(mo)量(liang)、泊松(song)比(bi)、相變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)潛(qian)熱、膨脹系(xi)數(shu)(shu)等較(jiao)完善(shan)、準(zhun)(zhun)確(que)的(de)(de)(de)(de)42CrMo鋼數(shu)(shu)據庫。以構建的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據庫為(wei)(wei)基礎,通過DEFORM軟件模(mo)(mo)擬了(le)(le) 42CrMo鋼在(zai)(zai)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形溫度為(wei)(wei)1123 K、應(ying)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)速率(lv)為(wei)(wei)0.01 s-1條件下(xia)的(de)(de)(de)(de)熱壓縮(suo)過程(cheng)(cheng)(cheng),將模(mo)(mo)擬結(jie)(jie)果中壓縮(suo)后試樣的(de)(de)(de)(de)尺寸數(shu)(shu)據、Top Die載荷(he)-行程(cheng)(cheng)(cheng)曲(qu)線以及計(ji)算得出的(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)-應(ying)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)曲(qu)線分別與相同實(shi)驗條件下(xia)實(shi)測結(jie)(jie)果進行對比(bi)。結(jie)(jie)果顯(xian)示(shi),載荷(he)-行程(cheng)(cheng)(cheng)曲(qu)線和應(ying)力(li)-應(ying)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)曲(qu)線在(zai)(zai)數(shu)(shu)值大(da)小和變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)趨勢上(shang)與實(shi)驗結(jie)(jie)果吻(wen)合較(jiao)好(hao),表明選用的(de)(de)(de)(de)應(ying)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)補償的(de)(de)(de)(de)Arrhenius本(ben)(ben)構模(mo)(mo)型(xing)能夠比(bi)較(jiao)準(zhun)(zhun)確(que)地(di)描述42crmo鋼板的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形行為(wei)(wei)。

    通過(guo)(guo)DEFORM軟件模(mo)擬(ni)了(le) 42CrMo鋼板在1123 K時的(de)(de)末端(duan)淬(cui)火過(guo)(guo)程,結果(guo)(guo)顯示試樣(yang)末端(duan)與水的(de)(de)換熱(re)程度劇(ju)烈,溫度迅速下(xia)降(jiang),形(xing)成大量馬氏(shi)體(ti)(ti)組織,隨著遠離淬(cui)火末端(duan),馬氏(shi)體(ti)(ti)含量逐漸降(jiang)低,硬度也隨之降(jiang)低。同(tong)時進行了(le)同(tong)條件的(de)(de)末端(duan)淬(cui)火實(shi)驗,對淬(cui)火后試樣(yang)的(de)(de)軸(zhou)向(xiang)硬度分布進行了(le)測(ce)量,并觀察不同(tong)位置組織組成,實(shi)驗結果(guo)(guo)與模(mo)擬(ni)結果(guo)(guo)基本一致,這表明(ming)文(wen)中構(gou)建的(de)(de)42CrMo鋼數值模(mo)擬(ni)數據庫較為準確(que)。可(ke)以在此基礎上進行不同(tong)幾何形(xing)狀、不同(tong)變形(xing)條件、不同(tong)熱(re)處理過(guo)(guo)程的(de)(de)數值模(mo)擬(ni),為實(shi)際生產過(guo)(guo)程的(de)(de)模(mo)擬(ni)與優化打下(xia)了(le)良好的(de)(de)基礎。