42CrMo立式离心铸造环坯组织预测及控制

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1、中文摘要随着我国装备制造业的快速发展，对大型环件的需求无论在数量上还是质量上都提出了出更高的要求。寻求新的环件成形工艺成为急需解决的问题。利用环形铸坯直接辗扩成形新工艺具有高效、节能、环保等特点，如何获得良好的环形铸坯是该工艺的关键环节之一。本文在山西省自然科学基金项目（2011011025-1）的支持下，研究了42CrMo立式离心铸造环件的组织并对可能产生的缺陷作出了分析预测，主要研究内容及主要结论如下。首先，对环件的不同铸造工艺下的铸态组织分布情况进行分析对比，结果表明，环件在几种不同的铸造工艺条件下，铸态组织分布基本符合铸态三晶区的理论，只是分布区

2、域不明显。这为下文分析推断离心环件的凝固组织分布提供了理论依据。根据辗扩对于铸坯的质量要求，在分析了各离心铸造工艺参数的不同影响作用下，对42CrMo环件立式离心铸造工艺进行了设计，并确定了浇注冶炼方案，为数值仿真模拟提供理论参数。对离心铸造凝固过程的温度场，流场进行数值模拟，并分析各工艺参数对凝固组织的影响。在数值模拟结果与不同铸造条件下环件铸态组织理论的强有力支撑下，提出了离心环件组织分布特征。最后，将环件离心凝固过程的微观模拟与宏观缺陷联系起来，通过模拟凝固过程的流场，温度场，并根据离心铸造的凝固特点，用（Niyama）准则以及立式离心场下铸件缩孔

3、缩松预测等缺陷预测方法对离心铸件可能出现的缺陷进行预测，并提出合理的控制措施，为铸辗复合成形获得更优质的环形铸坯打下坚实的基础。关键词：42CrMo环件；离心铸造；数值模拟；铸造缺陷；组织特征IABSTRACTWiththerapiddevelopmengofepuipmengmanufacturingindustryinourcountry.Thedemandforlargeringinquantityandqualityishigher.Lookingforanewringformingtechnologybecomeaproblemurgently

4、needstosolve.Ringrollingdirectlybymeansofannularcastingblankisanefficient,material-effici-eny,energy-efficienyproductiontechnologyofrings.Howtogetagoodringslabisoneofthekeylinksintheprocess.Basedonthenationalnaturalfund(51135007)withthesupportofkeyprojects.Thegainofsandcastingpro

5、cesslaidagoodfoundationforringrollingdirectlybymeansofannularcastingblankandprovidedpossobilityforthesuccessofthecast-formingcompositetechology.Firstofall,comparingthemicrostructuredistributionunderdifferentcastingprocesswitheachother,TheResultsshowthatthemicrostructuredistributi

6、onunderdifferentcastingprocesshasagoodagreementwiththeas-castthreecrystaltheory,whichprovidesarheoreticalbasisfortheanalysisofsolidificationcentrifugalmicrostructuredistribution.Aftertheanalysisoftheeffectofthedifferentparametersofcentrifugalcasting,the42CrMocastingprocessofverti

7、calcentrifugalwasdesigned,atthesametime,thecastingsmeltingschemewasfinished,whichprovidestheoreticalparametersfornumericalsimulation.Finally,linkingthemicroscopicsimulationofsolidificationprocessofcentrifugalringwithmacrodefects.Throughtheanalysisoftheflowfield,temperaturefieldof

8、microstructureandthesolidificationcharac