加热速率对 FV520 B钢奥氏体化相变动力学的影响.pdf

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1、第４１卷第２期Ｖｏｌ畅４１Ｎｏ畅２２０１６年２月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＦｅｂｒｕａｒｙ２０１６数值模拟加热速率对FV520B钢奥氏体化相变动力学的影响许文博，魏绍鹏，石伟，王罡，融亦鸣（清华大学机械工程系，北京１０００８４）摘要：通过热膨胀实验测得了在不同加热速率条件下ＦＶ５２０Ｂ钢奥氏体化的膨胀量变化曲线，研究了不同加热速率对相变特征温度和连续奥氏体化动力学的影响，建立了ＦＶ５２０Ｂ钢奥氏体化的相变动力学模型，并对其准确性与使用范围进行验证和分析，并根据此模型建立了ＦＶ５２０Ｂ钢圆盘工件的热-组织耦合模型，

2、计算了工件加热、保温与淬火过程的温度与组织转变。关键词：ＦＶ５２０Ｂ钢；加热速率；奥氏体化动力学；快速升温过程；热-组织耦合模型中图分类号：TG111．5文献标志码：A文章编号：0254-6051（2016）02-0183-05EffectofheatingrateonaustenitizationkineticsofFV520BsteelＸｕＷｅｎｂｏ，ＷｅｉＳｈａｏｐｅｎｇ，ＳｈｉＷｅｉ，ＷａｎｇＧａｎｇ，ＲｏｎｇＹｉｍｉｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓ

3、ｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：ＤｉｌａｔｏｍｅｔｒｉｃｃｕｒｖｅｓｏｆＦＶ５２０Ｂｓｔｅｅｌｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｄｉｌａｔｏｍｅｔｅｒ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅｏｎａｕｓｔｅｎｉｔｉｚａｔｉｏｎｃｒｉｔｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｓｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｔｈｅａｕｓｔｅｎｉｔｉｚａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆＦＶ５２０Ｂｓｔｅｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓ

4、ｈｅｄ．Ａｔｈｅｒｍａｌ-ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｕｐｌｅｄｍｏｄｅｌｏｆｌａｒｇｅｄｉｓｋ-ｓｈａｐｅｄｐａｒｔｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｕｓｔｅｎｉｔｉｚａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Keywords：ＦＶ５２０Ｂｓｔｅｅｌ；ｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅｓ；ａｕｓｔｅｎｉｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓ；ｒａｐ

5、ｉｄｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ；ｔｈｅｒｍａｌ-ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｕｐｌｅｄｍｏｄｅｌ马氏体沉淀硬化不锈钢ＦＶ５２０Ｂ含有较多的Ｃｒ、形成时间越短。由于奥氏体化过程是由扩散控制的，Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ等合金元素，它通过时效过程析出微细的当加热速率大时，奥氏体化在低温区未能充分进行，继金属间化合物和某些少量碳化物以达到硬化效果。由而转变温度移向高温，原子扩散速度加快，导致奥氏体于具有良好的强韧性和耐腐蚀性能而受到研究者的广形成速度加快。快速升温过程会对连续奥氏体化的相［１］泛关注，它是制造离心式压缩机叶片的主要材料。变

6、机制产生影响，当加热速率足够快时，甚至会有切变［７］近年来，许多学者对ＦＶ５２０Ｂ材料进行了研究，主要包型奥氏体的出现。此外，快速升温过程还会影响奥［２］［８］括热处理工艺的制定和优化、时效过程析出硬化行氏体中的碳分布。［３-４］为对材料性能的影响、逆转变奥氏体的形成及韧本文通过测得ＦＶ５２０Ｂ钢在不同加热速率下的升［５］脆转变机理等。温冷却过程的膨胀量变化曲线，确定各相变特征温度，作为离心式压缩机的核心部件，叶片的寿命直接并对连续奥氏体化过程进行相变动力学分析，确定相影响压缩机的整体性能。由于压缩机叶片的工作环境变动力学参数，

7、并对其准确性与使用范围进行验证和较为恶劣，容易发生叶片断裂、磨损和冲击失效，这些分析。基于连续奥氏体化动力学模型，建立了失效过程都伴随着材料缺失，工程上常采用激光熔覆ＦＶ５２０Ｂ淬火过程的热-组织耦合模型，通过用户子程［６］工艺对受损叶片进行修复。由于局部高密度热量序的开发，计算了圆盘零件加热和淬火过程的温度场的间歇性输入，材料经历了快速循环温变的过程，因此和组织场的演变过程。有必要对ＦＶ５２０钢的快速升温奥氏体化过程进行深入研究。钢的连续加热奥氏体化过程是在一个温度范１试验材料及方法围内完成的。加热速率越大，奥氏体的形成范围越

8、宽，试样材料为某厂生产用的ＦＶ５２０Ｂ钢板料，将其加工成矱４ｍｍ×１０ｍｍ的圆柱形试样。试验用钢的化收稿日期：２０１５-０９-０６学成分如表１所示。材料原始组织主要由板条状马氏基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）（２０１１ＣＢ０１３４０４）；国体和弥