基于多场耦合的Cr12MoV钢调质过程数值模拟.pdf

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1、分类号：学校代码：10066密级：学号：03M080612031基于多场耦合的Cr12MoV钢调质过程数值模拟NumericalSimulationofQuenchingandHighTemperatureTemperinginCr12MoVSteelbyUsingMulti-fieldCouplingTheory作者姓名：张伟导师（职称）：曲周德教授邓小虎副教授一级学科：机械工程学科（专业）：机械工程年级：2012级提交论文日期：2015年3月学位授予单位：天津职业技术师范大学i独创性声明声明：本人所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得

2、的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津职业技术师范大学或其他教育机构的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在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津职业技术师范大学有关保留、使用学位论文的规定，特授权天津职业技术师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，允许论文被查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机

3、构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日ii摘要模具是工业发展的基础，是工业化实现产品批量生产和新产品研发不可或缺的成型工具。Cr12MoV钢是国内外应用最广泛的冷作模具钢之一，在现代工业应用中占有十分重要的地位。Cr12MoV钢的强度、硬度较高，耐磨性较好，其韧性较差，因而对热处理工艺和热加工工艺要求较高，若处理工艺不当，很容易造成模具的过早失效。传统的热处理工艺开发多采用经验和半经验的方法，不仅耗费大量的人力、财力，而且难以精确地控制质量。随着计算机技术的发展和新的模

4、拟技术的出现，热处理过程的数值模拟也随之成为一个倍受关注的研究领域。本文以Cr12MoV钢为研究对象，基于理论、模拟和实验相结合的技术路线，将相变-热-力多场耦合理论应用到Cr12MoV钢调质过程中。采用COSMAP有限元分析软件对Cr12MoV钢调质过程的温度场、组织场、应力场进行了研究。研究Cr12MoV钢调质过程的温度场。同时考虑变形热、相变潜热以及非线性参数的影响，对Cr12MoV钢热处理过程温度的变化进行了预测。通过采集系统得到试样外表面和中心处的冷却曲线来验证热处理过程中温度的变化情况。研究Cr12MoV钢调质过程的组织场。分别预测了淬火和回

5、火阶段组织和硬度的变化和分布情况。通过试验验证了组织和硬度的模拟结果。研究Cr12MoV钢调质过程的应力场。分别对Cr12MoV钢热处理后的应力和变形进行了预测，得出了Cr12MoV钢淬火和回火阶段残余应力的变化规律以及不同热处理条件下的变形量大小及分布。通过影像测量仪验证了数值分析的变形量。基于以上结果，最终建立了可优化Cr12MoV钢热处理工艺参数的有限元模型。关键字:调质，数值模拟，温度场，组织场，应力场iiiAbstractMouldisthebasisofindustrialdevelopment,whichisindispensablefor

6、mingtoolfornewproductresearch,developmentandachievingmassproduction.Cr12MoVsteelisthemostwidelyusedoneofthecoldworkingdiesteel,whichholdsaveryimportantpositioninmodernindustrialapplications.Cr12MoVsteelhasahigherdemandforheattreatmenttechnologyandhotworkingprocessbecauseofitshigh

7、erstrengthandhardness,goodwearresistance,poortoughness,ifunreasonablemethodisadopted,itwilleasilygiverisetothefailureofmould.Empiricalandsemi-empiricalmethodswereadoptedinthedevelopmentofthetraditionalheattreatments,whichcancausegreatexpenseoftimeandcostsandcannotpreciselycontrol

8、thequality.Withthedevelopmentofcomputert