基于环件热辗扩成形的铸态42CrMo钢热物理性能研究

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1、中文摘要随着近年来工业技术的不断进步，大型环件被广泛应用在不同行业的各个领域，特别是在机械与材料成形行业中占有举足轻重的地位。作者依托于国家自然基金重点项目“环件短流程铸辗复合精确成形新工艺理论与关键技术”，主要研究了直接用于热辗扩成形的铸态42CrMo钢环件的热物理性能，为后续的热辗环成形工艺数值模拟提供准确可靠的材料模型，也对实际生产有着重要的指导意义。本文以铸态42CrMo钢作为研究对象，利用JMatPro软件模拟出该材料在高温下（500℃～1200℃）3个重要的热物理性能参数（热导率、比热容、热扩散系数）

2、随温度变化曲线，探讨曲线变化规律和原因并研究影响这些热物性参数变化的因素。利用激光热导仪(LFA427)实际测量铸态42CrMo钢在相同温度范围下8个测温点（每100℃设置一个测温点）的热物理性能参数，将这些数据点输入Origin软件拟合出相应曲线，并分别与通过数值模拟得出的铸态42CrMo钢热物理性能参数曲线进行对比验证，得到最贴近真实的曲线。最后将所得曲线导入DEFORM-3D有限元模拟软件中建立铸态42CrMo钢的材料模型，进行辗环工艺的数值模拟，对其后处理结果（温度场、应变场）进行分析验证所得铸态42Cr

3、Mo钢热物理性能参数的真实性与可靠性。通过以上研究，论文获得了以下相关成果：利用模拟方法得到了铸态42CrMo钢热物理性能参数在热辗环过程中的变化规律以及影响其变化的因素包括温度、晶粒大小、组织相变以及微量元素（Cr、Mo、Mn）含量等，揭示了以上因素对铸态42CrMo钢热物理性能参数产生影响的根本原因；首次利用实验方法测得铸态42CrMo钢的热导率、比热容、热扩散系数在高温下不同温度点的数据；将模拟与实验所得热物理性能参数曲线进行对比分析，利用实验结果证明模拟结果真实可靠；利用所得铸态42CrMo钢热物理性能参

4、数曲线在DEFORM-3D软件中建立了铸态42CrMo钢的材料模型。关键词：铸态42CrMo钢；热导率；比热容；热扩散系数；数值模拟IABSTRACTWiththedevelopmentofindustrialtechnologyintheseyears,thelargeringpartshavebeenwidelyusedinvariousfieldsofdifferenttrades,whichespeciallyplayanimportantroleinmachinemanufacturingandmate

5、rialsprocessing.ThearticlebasesonNSFCprojectandmainlystudythethermal-physicalcharacteristicofcasting42CrMosteelwhichisdirectlyusedinhotringrolling.Theycanprovidematerialmodelfornumericalsimulationofhotringrollingprocess,andalsohaveguidingsignificancetoactualp

6、roduction.Tothecasting42CrMousedinhotringrolling,thepaperaimstosimulateitsthreeimportantthermal-physicalcharacteristicparametercurves(suchasthermalconductivity,specificheat,thermaldiffusivity)whichchangewithtemperatureathightemperature(500～1200℃)throughthesof

7、tofJMatPro,andmeasurethermal-physicalcharacteristicsdataat8point(every100℃foronepoint)atthesametemperaturerangebyusinglaserthermalconductivitymeter(LFA427),thenutilizethesoftofOrigintomakethefittingcurve.Comparingwithtwocurvesabove,wecangetthethermal-physical

8、characteristiccurvesofcasting42CrMosteelwhichisclosedtotherealmostly.Thedataabovecanprovidethefollowingnumericalsimulationofringrollingprocesswithreliabletechnologicalparameterandmaterial