连续铸造复合轧辊辊芯预热的数值模拟

建立了连续铸造复合轧辊辊芯预热的数学模型,并对辊芯预热温度的分布情况进行了数值模拟,分析了拉坯速度及陶瓷隔热管对辊芯预热温度分布的影响.结果表明,辊芯到达线圈下端面时,辊芯表面与中心具有最大的断面温差,离开线圈一定距离后,由于表面的散热作用,中心温度会超过表面温度;较大的拉坯速度不利于提高辊芯的预热质量;在拉坯速度较小的情况下,安装陶瓷隔热管将会对辊芯表面起到较好的保温作用,而在拉坯速度较大时,保温效果不明显.     

高速板坯连续结晶器内流场,温度场的数值模拟

本文利用商业软件ＰＨＯＥＮＩＣＳ，建立了一个三维有限差分模型，用来描述在高速板坯连铸结晶器内的钢液流动和热量传输过程。通过计算机模拟，分析了拉速、水口出口角度、插入深度、水口出口面积比等参数对结晶器内的流场和温度场的影响，在此基础上提出了适应高速浇铸的合理入式水口结构尺寸。     

基于数值模拟的铸钢基体堆焊锻模焊层厚度优化

为解决目前模具制造业中遇到的高成本、低寿命等问题,文中提出了一种基于铸钢基体的表面堆焊制备锻模的方法.针对其中焊接厚度的控制难题,将试验验证与计算机有限元数值分析相结合,建立了基于ZG310-570基体表面堆焊模具的有限元简化模型,采用热循环曲线法模拟铸钢基体模具表面堆焊及回火去应力过程,并分析温度场和不同焊接层厚度的残余应力场分布.结果表明:有限元数值分析能较好地模拟实际铸钢基体表面堆焊锻模的制备过程;基体近焊缝位置等效应力随焊接厚度的增加而降低,到焊层厚度为15 mm后趋于平稳;远离焊缝位置的残余应力随焊接厚度增加而逐渐升高,焊道对基体部位的影响也随之增大,使得铸钢基体材料在使用过程中出现缺陷的可能性显著增加.综合考虑焊接厚度对铸钢基体的影响及模具制造成本等因素,认定该工艺条件下铸钢基体表面堆焊层的最优厚度为15mm.     

大型钢桁架结构铸钢节点制作研究

本文以金沙江路真北路人行天桥新建工程钢结构铸钢节点为实例,介绍了铸钢节点的深化设计和制作工艺,确保铸钢节点的精度、铸造质量满足设计和规范要求,值得类似工程推广应用     

对不同条件下连续铸轧模型的辊套热分析

基于有限元分析软件Procast的连铸模块,建立了三维连续铸轧模型和数学传热模型.模拟实现了板带的连续生长,同时模拟了不同拉速和不同辊套材料条件下低碳钢双辊铸轧过程中辊套的热分布情况,揭示了不同拉速和不同辊套材质下,低碳钢在铸轧过程中辊套的温度场变化规律,基于这些规律提出一些提高辊套的寿命措施.     

铸轧温度和辊套厚度对辊套应力场的影响

针对铸轧辊套在复杂工况下承受较大的耦合应力时容易产生疲劳磨损和表面开裂问题,应用AN-SYS软件建立了铸轧辊辊套二维模型,得到了辊套的温度分布规律;通过间接法将热分析结果导入结构模型中,得到了辊套在热应力、过盈装配应力和铸轧力共同作用下的应力分布规律,以及不同的铸轧温度和辊套厚度对辊套应力值大小的影响。结果表明:辊套厚度大于25mm和温度为500℃的工况对延长辊套寿命有利。     

高铬铸钢轧辊热疲劳过程的组织和性能

针对现场出现的轧辊热疲劳裂纹较严重问题,研究了高铬铸钢轧辊热疲劳过程的组织和性能.通过约束热疲劳实验及高温拉伸实验,获得了热疲劳循环次数与主裂纹长度的关系,测试了高温状态下材料机械性能.用SEM,EDS分析了晶粒组织、成分偏析对热疲劳裂纹扩展的影响.结果表明:高铬铸钢轧辊的表面状态影响热疲劳裂纹萌生、扩展路径和方式;热循环上限温度及升温速度对裂纹扩展速率的影响较大;材料性能、组织变化等对高铬铸钢的热疲劳性能有明显影响.     

调直机轨辊的辊形曲线分析及计算机模拟

对调直机轧辊的辊形曲线用图解法、解析法以及计算机模拟进行了分析.     

马氏体相变塑性及其在淬火数值模拟中的应用

相变塑性是淬火过程中伴随着马氏体相变所发生的一种特殊变形现象。从Greenwood-Johnson公式出发，通过实验测试出该公式中的常数K，发现K不仅与应力有关，而且和马氏体转变量的大小也有一定关系。同时，提出了一种新的计算相变塑性的方法。将该公式应用到淬火的数值模拟中，对比计算结果和实验测试结果表明，淬火模拟的数字模型中考虑相变塑性比不考虑相变塑性更符合实际情况。     

实心坯二辊斜轧过程三维热-力耦合分析

用ＭＡＲＣ／Ａｕｔｏｆｏｒｇｅ程序对二辊斜轧穿孔时圆管坯在孔准备区的轧制过程进行了三维弹塑性热－力耦分析,得到了应力、应变场温度分布,证实了物理模拟实验得到的变表强度沿管坯断面的Ｗ形分布形态并详细分析了Ｗ形分布的成因;澄清了孔腔形成理论上的一些分歧并发现了新的应力分布形态;管坯中心存在着较大的正值静水压力。     

热处理对奥氏体不锈钢00 Cr24 Ni13铸坯高温热塑性的影响

采用热处理实验方法,同时结合热模拟压缩和热模拟拉伸试验,研究了热处理对奥氏体不锈钢00Cr24Ni13铸坯高温热塑性的影响。实验结果表明：热处理能够明显改变实验钢铸坯中δ铁素体的形貌;经1200℃保温3 h空冷后,原始铸坯中存在的大面积连续网状δ铁素体完全转变为弥散分布的细小颗粒状组织。具有颗粒状δ铁素体的热处理试样与热处理前相比,不同温度压缩时的变形抗力略有增加,但并没有急剧恶化;热模拟抗拉强度基本保持不变;相同温度下的断面收缩率( Z)显著提高,其中Z≥60%的温度区间由1150~1280℃扩展为1050~1300℃,高塑性(Z≥80%)温度范围在150℃左右(1150~1300℃)。     

常用齿轮材料的选择及其热处理工艺

齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一，它在工作中的受力情况比较复杂。在齿轮的制造过程中，合理选择材料与热处理工艺，是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证，就常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。     

热处理工艺对T8钢显微组织及硬度的影响

T8钢由于含碳量高,过剩碳化物极多,塑性和韧性差,若热处理工艺不合适,使材料在服役早期出现开裂和破碎的现象。通过SEM,OPM及XRD等试验方法,研究了T8钢组织和性能随球化退火时间、淬火温度及回火温度的变化。结果表明：T8钢在600℃球化退火2 h后,原始组织中的碳化物即可获得充分球化,以粒状形式细小均匀地分布在基体中,延长退火时间不显著改变碳化物的球化效果;试样经（770±10）℃保温,6 min油淬后,获得的隐晶马氏体组织硬度最高;试样经180~210℃回火1 h空冷后,消除了淬火过程中产生的残余应力,最终获得有球状碳化物均匀分布的隐晶马氏体组织,回火试样硬度较淬火态略有下降。     

等温淬火高硅铸钢的显微组织和机械性能

为开发一种新型高硅耐磨铸钢 ,采用扫描电子显微镜研究了不同等温温度下高硅铸钢的显微组织 ,对不同等温温度下高硅铸钢的抗拉强度、冲击韧性和硬度进行了系统研究。结果表明 ,高硅铸钢经等温淬火热处理后 ,在较大的温度范围 (2 4 0～ 4 0 0℃ )内都可以得到单一的由贝氏体铁素体和富碳的残余奥氏体交替排列的奥贝双相组织 (Ausferrite) ,组织中没有碳化物析出。在 2 80～ 3 60℃范围内等温 ,可以获得强度、韧性、硬度配合良好的双相组织。高硅铸钢具有优异的综合机械性能 ,同时具有良好的冷作硬化能力     

碳钢热处理及金相实验的点滴体会

该文以碳钢热处理及其金相实验教学过程中的点滴体会为例，阐明实验教学对提高学生素质和创新能力的重要性。     

Evolution of carbides and carbon content in matrix of an ultra-high carbon sintered steel during heat treatment process

DTA, thermal expansion, XRD, and SEM were used to evaluate the effect of quenching temperature on the mechanical properties and microstructure of a novel sintered steel Fe-6Co-1Ni-5Cr-5Mo-1C. Lattice parameters and the mass fraction of carbon dissolved in the matrix of the steel quenched were investigated. It is discovered that the hardness of the steel increases with quenching temperature in the range of 840-900℃ and remains constant in the range of 900 to 1100℃. It decreases rapidly when the temperature is higher than 1100℃. The mass fraction of carbon dissolved in the matrix of the steel quenched at 840℃ is 0.38, but when the quenching temperature is increased to 1150℃, it increases to 0.98. The carbides formed during sintering are still present at grain boundaries and in the matrix of the steel quenched at low quenching temperatures, such as 840℃. When the quenching temperature is increased to 1150℃, most of the carbides at grain boundaries are dissolved with just a small amount of spherical M₂₃C₆ existing in the matrix of the quenched steel.     

热处理工艺对27SiMn钢力学性能的影响

27SiMn液压支架管经过调质热处理来实现其良好的综合力学性能.采用四因素三水平的热处理正交试验,研究了不同热处理工艺参数(淬火温度、淬火保温时间、回火温度和回火保温时间)对力学性能的影响,并确定了最优热处理工艺制度为930℃,40 min淬火和480℃,50 min回火.经最优热处理工艺处理后,其力学性能为:屈服强度895 MPa,抗拉强度1030MPa,伸长率15%,断面收缩率54%,冲击功53.3 J,满足了GB/T 17396—1998标准中对27SiMn钢的性能要求.     

热处理工艺对高碳贝氏体钢组织与力学性能的影响

借助OM、SEM、XRD等手段,对比研究了一步、两步等温贝氏体转变工艺及QPB(淬火+配分+贝氏体转变)工艺对高碳贝氏体钢(w(C)=0.79%)显微组织与力学性能的影响。结果表明,采用一步等温贝氏体转变工艺处理试验钢时,当等温温度同为250℃,随着保温时间的延长,钢中贝氏体转变越充分,块状残余奥氏体尺寸降低,组织更为均匀细小;而在较低温度下(200℃)等温处理时,钢中残余奥氏体含量显著降低,贝氏体铁素体板条更细小,材料的强度和硬度提高,而塑性和韧性下降。两步等温贝氏体转变工艺处理(250℃×24 h+200℃×72 h)的试验钢中贝氏体铁素体板条平均尺寸约为82 nm,残余奥氏体体积分数为21.4%,获得了最佳的综合力学性能,抗拉强度达到2040 MPa,伸长率为12.5%,冲击韧性为21 J。QPB工艺提高了贝氏体转变速率,大大缩短了热处理时间,最终得到马氏体+贝氏体铁素体+残余奥氏体的组织,试验钢同时也获得了良好的强度和塑韧性。     

纯金属Al热型连铸凝固过程数值模拟

采用交替显式直接差分法建立了热型连铸凝固过程温度场模拟的差分数值方法，并研究了不同工艺参数对温度场分布的影响．模拟结果表明，采用交替显示差分格式建立差分方程进行热型连铸过程温度场模拟计算，计算过程简单，所得计算结果严格收敛，说明交替显示差分格式建立差分方程的合理性，是一种较好的建立差分方程的方法．连铸速度对纯金属Al凝固时固液界面的位置影响较大，随连铸速度增大，液固界面位置从型内向型外移动，与实验结果一致，说明采用计算机模拟技术是可行的．     

热处理工艺对40CrNiMoA合金组织及力学性能的影响

为了提高矿用链轮耐磨性,延长其使用寿命,选取电渣离心铸造40CrNiMoA合金链轮件作为母材,研究热处理工艺对40CrNiMoA合金组织和力学性能的影响。采用正交试验法,研究不同热处理工艺对合金显微硬度、摩擦磨损及拉伸强度等力学性能的影响,并将测试结果进行极差分析和综合加权评分计算,得出最优热处理工艺参数,最后进行试验验证。结果表明,正交试验法得到的最优热处理工艺为880℃淬火0.5 h, 600℃高温回火2 h,样品热处理后的组织主要为回火索氏体,维氏硬度为364 HV,抗拉强度为1 166 MPa,磨损率为0.427×10^-4 mm³/(N·m);验证试验结果与正交试验分析结果相近,且热处理后的样品性能可达到使用要求。研究结果可为矿用链轮件热处理工艺提供理论依据,对有效解决链轮耐磨性和使用寿命问题具有参考价值。