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5CrNiMo热作模具钢锻后热处理工艺研究

发布者:江苏稳升发表时间:2021-05-22

  本文关键词:5CrNiMo模具钢热处理

  5CrNiMo模块锻件是汽车发动机曲轴用模具等设备的重要基础件,有极高的质量要求。而大尺寸的模块锻件,锻造后组织和性能不均匀非常严重,并且容易产生白点。为预防白点,改善其组织性能,并减少加热时间以达到节约能源的目的,本课题提出对5CrNiMo热作模具钢锻件锻后余热热处理工艺进行研究。本文的研究源于韶关市科技计划项目“汽车发动机曲轴用大型热作模具钢模块锻件的研制”(项目编号:2011CXY/C15)。

  本文以5CrNiMo模块锻件为研究对象,制定了锻后余热热处理工艺规范,并采用有限元软件对热处理过程进行数值模拟,并通过小锻件试验分析,对热处理有限元模型进行验证。最后采用正交分析法,对获得的工艺参数进行了优化。

  本文的研究内容和主要结论如下:

  (1)在模块锻件细化晶粒及预防白点的要求基础上,选择了合适的工艺温度、工艺时间及冷却方式等,制定了模块锻件的锻后余热热处理工艺规范。

  (2)采用DEFORM-3D有限元软件模拟了整个锻后余热热处理的过程,结果表明,经过余热正火及等温扩氢后,得到的组织主要为珠光体和铁素体。一方面保证了力学性能和切削性能,另一方面也保证了扩氢效果,避免了白点缺陷。

  (3)通过试验获得锻件的温度值、组织分布,并与有限元数值模拟结果进行对比,计算到误差在工程上可以接受,由此验证了有限元模型的正确性。

  (4)以均温时间、预热温度、预热时间、正火温度和正火时间等工艺参数为优化对象,以总加热时间和最大残余应力为优化目标,对余热正火部分进行了优化。通过正交试验获得数据,采用灰色关联度分析法将多目标转换为单目标后,获得了最优灰色关联度值和最优工艺参数。优化后的工艺与原工艺相比,在最大残余应力更小的基础上,加热时间减少了25.8%。

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