M50钢热变形行为及其微观组织研究

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1、硕士学位论文M50钢热变形行为及其微观组织研究RESEARCHONHOTDEFORMATIONBEHAVIORANDMICROSTRUCTUREOFM50STEEL刘仁哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG155学校代码：10213国际图书分类号：621.785密级：公开工学硕士学位论文M50钢热变形行为及其微观组织研究硕士研究生：刘仁导师：马欣新教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG155U.D.C:621.785Dissertati

2、onfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONHOTDEFORMATIONBEHAVIORANDMICROSTRUCTUREOFM50STEELCandidate：LiuRenSupervisor：Prof.MaXinxinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degre

3、e-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要M50钢是一种综合性能优良的高温轴承钢，其服役温度可达315℃，但其铸锭中存在的共晶碳化物沿棒料方向呈条状不均匀分布，这严重影响到了M50钢的接触疲劳强度和使用寿命。本文研究了热处理和热变形对M50钢中的大块碳化物的形态和分布的影响，同时建立了M50钢的高温本构关系和热加工图，并利用M50钢的本构关系建立了M50钢的材料模型，利用DEFORM-3D对轴承套圈的碾扩过程进行了有限元模拟，优化了碾扩过程的相关工艺参数。M50

4、钢的热变形过程中，其真应力-真应变曲线经过弹性变形阶段的应力迅速上升后逐渐趋于平缓或下降，且温度越高，应变速率越低，动态再结晶所进行的越充分，流变应力的值也越小。在Murty失稳判据下建立了M50钢的热加工图，-1在真应变量为0.8时，M50钢的最佳热加工区域分别是900~975℃，0.01~0.05s-1-1和1050~1100℃，0.01~1s以及1100~1150℃，0.06~1s的区域。M50钢淬火后的组织为马氏体+残余奥氏体+碳化物，随着温度的升高，马氏体相对含量减少，残余奥氏体相对含量明显增多，碳化物MC、M2C和M6C逐渐2减少，其中粒状碳化

5、物在1100℃消失殆尽，而大块状碳化物(>3μm)几乎不发生溶解。在1100℃以下保温40min，M50钢晶粒尺寸基本不长大；在1150℃时发生过热现象；热处理温度上升到1200℃时，晶粒尺寸急剧长大同时发生过烧现象。在M50钢热压缩过程中，试样两端难变形区的大块碳化物基本不发生溶解，中间大变形区的碳化物发生了破碎和溶解，体积分数明显减少，周向小变形区碳化物基本溶解消失完，在高温高应变速率下容易出现空洞。在热变形过程中，应变速率越小，变形温度越高，应变量越大，再结晶进行的越充分，再结晶晶粒尺寸越大。利用DEFORM-3D对M50钢环件在不同工艺参数下碾扩过

6、程进行模拟，同时结合热加工图对模拟结果进行了对比分析，验证了M50钢热加工图的正确性，同时得到了最优化的工艺参数：驱动辊转速为75~90r/min，驱动辊进给速度为4~6mm/s，初始辗扩温度为1050~1070℃。关键词：M50钢；本构方程；热加工图；碳化物；辗扩；有限元分析-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractM50steelisahigh-temperaturebearingsteelwithexcellentcomprehensiveperformanceanditsservicetemperaturereachesupto315℃.

7、TheirregularlydistributedchunksofcarbidesseriouslyaffectthecontactfatiguestrengthandservicelifeofM50steel.Thispaperstudiedtheeffectofheattreatmentandhotdeformationonthemorphologyanddistributionofcarbides,thehightemperatureconstitutiveequationandprocessingmapwereestablishedusingthe

8、truestress-truestraincurves.Amate