锻钢曲轴磁痕形成机理研究

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1、分类号密级UDC编号硕士学位论文锻钢曲轴磁痕形成机理研究ResearchontheFormationMechanismofForgedSteelCrankshaftMagneticMarks学位申请人：朱美玲指导教师：陈学文教授一级学科：材料科学与工程二级学科：材料加工工程学位类别：工学硕士2015年06月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已

2、在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要摘要锻钢曲轴是发动机上的关键零部件之一，曲轴的质量在很大程度上决定了发动机的质量和寿命，锻造曲轴由于能满足曲轴工作时的强度、韧塑性、抗疲劳等要求，得到了广泛运用，而磁痕是造成锻造曲轴报废的主要因素之一，因此开展对曲轴磁痕的相关研究是十分必要的。本文采用Gleeble-1500D试验机对曲轴常用材料42CrMo合金钢进行热压缩实验，获得了42CrMo合金钢的流变应力曲线，分析了流变应力与变形温度、应变速率等的关系，当变形温度一定时，流变应力随着应变速率的升高而增大；当应变速率一定时，流变应力随着温度的升高而减小，并基于Arrheni

3、us双曲正弦函数，建立了42CrMo合金钢的热变形本构模型。在Gleeble-1500D试验机上对42CrMo合金钢进行高温拉伸实验，选取NormalizedCockroft&Latham损伤模型，计算不同变形温度和不同变形速率下的临界损伤值；引入热变形Zener-Hollomon参数，建立了考虑变形温度和变形速率的高温损伤模型；通过扫描电镜对拉伸断口的分析，确定42CrMo合金钢的断裂机制为韧性断裂；并根据高温拉伸应力-应变曲线图，选取在不同应变量下进行高温拉伸裂纹扩展实验，研究了42CrMo合金钢高温损伤的演变过程。通过Deform-2D模拟软件对高温拉伸过程进行了数值模拟，对比模拟

4、得到的临界损伤值和实验得到的临界损伤值，结果两者吻合良好，验证了所选取的损伤模型的正确性。对曲轴试块进行磁粉探伤，观察磁痕的位置和表面形貌，结合企业相关探伤标准，初步判断磁痕的形成与材料中心的缺陷金属有关；采用仿真软件TransvalorForge-3D模拟了曲轴的热锻过程，发现中心金属易流至连杆颈内侧，对比模拟的金属流动情况与实际锻打实验的金属流动情况，两者吻合良好，因此，中心金属外露是曲轴磁痕形成的主要因素之一。关键词：42CrMo合金钢；本构模型；高温损伤；数值模拟；磁痕论文类型：应用基础研究选题来源：河南省重点攻关项目（132102210119）-I-ABSTRACTABSTRA

5、CTForgedsteelcrankshaftisoneofthekeypartsontheengine,thequalityofcrankshaftarelargelydecidethequalityandthelifeofengine.Forgingcrankshafthasbeenwidelyused,becauseitcanmeetthestrength,toughnessandplasticitywhenworked.Whilethemagneticparticleindicationisoneofthemainfactorswhichcausethecrankshaftscr

6、ap,sotodotheresearchoncrankshaftmagneticparticleindicationisverynecessary.Inthispaper,Gleeble-1500Dthermalsimulationtestingmachinewasusedforthermalcompressiontestsofcrankshaftusualmaterial42CrMoalloysteel,andtheflowstresscurveof42CrMoalloysteelwasgot,therelationshipbetweenflowstressandtemperature

7、,strainratewasanalyzed,whenthedeformationtemperaturewasconstant,theflowstressincreasedwiththeincreaseofstrainrate,whenthestrainratewasconstant,theflowstressdecreasedwiththeincreaseoftemperature,andthethermaldeformation