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高鉻磨鍛鋼支承輥淬冷過程有限元分析

2019-07-29

高鉻磨鍛鋼支承輥的淬冷過程因其影響因素繁多,邊界條件複雜,一直是熱處理數值模擬領域的重點與難點。因此對其展開研究,具有重要的理論和實際意義。

    針對上述問題,本文以Cr5鍛鋼支承輥為研究對象,采用有限元法,重點研究了支承輥最終熱處理尤其是噴霧淬火冷卻過程中溫度場、組織場及應力場的關係。 首先建立了計算支承輥噴霧淬火時溫度場、組織場及應力場三場耦合的有限元仿真模型。

在詳細分析了支承輥噴霧淬火工藝特點的基礎上,確定了模擬步驟、相應的邊界條件以及計算溫度場、組織場及應力場所需要的參數。 其次采用有限元分析軟件DEFORM對Cr5鍛鋼支承輥的噴霧淬火冷卻過程進行了模擬計算。考慮了支承輥從差溫加熱爐轉移至噴霧淬火冷卻設備過程中有無保溫措施對於淬火冷卻結果的影響,得到了淬火結束以後溫度場、組織場及應力場的分布規律,詳細分析了支承輥特殊位置節點的溫度和應力變化曲線、淬火後沿中截麵的組織及應力分布,經過對比分析後認為轉移過程中不帶保溫措施更為合理。

    最後根據有限元模擬計算結果,分析了馬氏體相變對於淬火瞬時應力的影響,結果顯示淬火時的瞬時拉應力峰值更容易出現在近表麵,針對該問題提出了工藝改進方案;考慮了連續噴霧淬冷時間對於淬硬層深度、應力峰值及殘餘奧氏體含量等參數的影響,經過對比分析後認為在現有工藝及設備條件下,將連續噴淬時間減少至40分鍾更為合理。