【摘 要】
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淬火是热作模具钢热处理的工艺过程中重要的一步,淬火过程中温度场变化会影响最终的组织和性能,本文分两部分进行研究:第一部分,选用不同W含量（W含量分别为0%,1%,1.5%）的DIEVAR钢圆柱式样（φ30×60mm）进行砂埋冷却,通过变化初始降温温度Ti（Ti=200℃,400℃,600℃and 700℃）,并监测中心温度Tc,获得芯部降温速率Rc的预测模型;第二部分,对H11/H13大型锻件进行
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淬火是热作模具钢热处理的工艺过程中重要的一步,淬火过程中温度场变化会影响最终的组织和性能,本文分两部分进行研究:第一部分,选用不同W含量（W含量分别为0%,1%,1.5%）的DIEVAR钢圆柱式样（φ30×60mm）进行砂埋冷却,通过变化初始降温温度Ti（Ti=200℃,400℃,600℃and 700℃）,并监测中心温度Tc,获得芯部降温速率Rc的预测模型;第二部分,对H11/H13大型锻件进行水淬,使用自制的温度监测设备对芯部各位置的温度进行监测,使用DEFORM软件模拟分析温度场,组织含量和应力场,对实测与预测误差进行换热系数矫正,试图更精确的预测具有一定厚度工件/锻件的淬火温度场,并得到以下结论:（1）发现当Ti高于600℃时,含W的DIEVAR钢的Rc要低于DIEVAR钢。如果Ti降至低于600°C的温度,则含W的DIEVAR钢的Rc高于DIEVAR钢的Rc。这说明含W DIEVAR钢比DIEVAR钢更适用于600℃以上高温工况。（2）将降温起始温度Ti,工件表面Ts,式样内W含量部分比W%与式样的CTF（Cooling temperature field）进行耦合,建立以含W DIEVAR钢芯部降温速率Rcs为研究对象温度场数学模型,Rc=-0.0116*A（Ti）eR0（W%）Ts,A（Ti）=-0.003（1-1.0067Ti）,R0（w%）=1—e-0.00799W%。与传统的傅立叶模型相比,建立的CTF模型可以更准确地预测含W DIEVAR钢的冷却温度场。（3）对于H11钢（400mm×340mm×300mm）的大型锻件温度监测结果中,各个温度监测点的实验结果与计算结果趋势相近但误差较大,特别是位于表面位置的探测点。通过显微组织观察验证了组织场中各种组织的变化规律,随着工件深度增加,马氏体逐渐较少,贝氏体逐渐增加。工件表面组织几乎全部转变成马氏体,组织含量占比达到了99.7%,几乎不存在贝氏体。随着工件深度增加,贝氏体的含量在逐渐的增加,贝氏体组织含量占比达到43.6%,马氏体含量占比达到52.3%。结合淬火工件的应力场和温度场,发现淬火在1000秒附近时出现芯表最大的拉压峰值应力差,证明大尺寸工件淬火存在一个淬火危险期。（4）针对H11钢模拟数据误差较大问题,考虑到钢/水对流换热系数受沸腾条件和热辐射的影响,将对流换热系数h进行了优化,排除边角的影响,选用对规格为（37）300mm×350mm的H13钢圆柱型工件进行淬火实时温度监测,结果表明各个温度监测点的实验结果与计算结果吻合较好,证明经过优化后的对流换热系数可以应用于大截面尺寸工件的温度场的预测。模拟淬火工件的应力场,结合显微组织和激光扫描共聚焦显微镜观察,验证了内应力场的准确性,并发现大尺寸工件淬火存在芯表最大的拉压峰值应力差,该淬火危险期出现在淬火后750秒附近。
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