晶粒尺度、碳含量对CrMo钢组织转变与热物性参数的影响

作     者：张增超 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：顾剑锋

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：CrMo钢 晶粒尺度 碳含量 组织转变 热物性参数 

摘      要：CrMo钢经过热处理工艺后具有良好的性能,被广泛应用于各类机械部件中。调质、渗碳淬火等是CrMo钢热处理工艺中的重要环节,借助数值模拟对相关工艺进行制定、优化则需要材料组织转变相关参数(Bs、Bf、Ms、Mf等)、热物性参数(α、Cp、λ)的完备数据。相关参数受到材料晶粒尺度、C含量等的影响,采用实验手段测量费时费力且部分非稳态数据难以测得,本文通过对20CrMo和42CrMo两种材料的研究寻找CrMo钢组织转变的相应规律,并通过模型计算得到CrMo钢的热物性参数。CrMo钢晶粒尺度随着保温温度的提高和保温时间的延长而增大,晶粒尺度的长大速率随着保温温度的升高而变大,随着保温时间的延长而降低。本文通过实验数据拟合建立了20CrMo和42CrMo的晶粒长大动力学模型,为后续研究奠定了基础。本文研究了晶粒尺度及C含量对CrMo钢组织转变的影响。20CrMo和42CrMo的Ms、Mf温度和K-M方程的α参数(马氏体转变参数)与lnD以及C含量成线性关系。本文据此建立了C含量在一定范围内的CrMo钢的Ms、Mf温度、α参数与晶粒尺度、C含量之间的关系表达式。CrMo钢奥氏体晶粒尺度的增大也会使Bs、Bf温度下降,同时使贝氏体转变起始曲线、结束曲线发生右移。本文通过亚点阵模型构建了CrMo钢比热的计算模型,通过线性拟合模型构建了CrMo钢热扩散系数的计算模型,通过计算得到的比热与热扩散系数预测了CrMo钢的热导率。以上计算得到的热物性参数与实测值符合良好,计算误差较小,证明计算模型具有较好的实用性和可行性。