2.25Cr-1Mo-0.25V大钢锭中的夹杂物及其变形的有限元分析

摘要

2.25Cr-1Mo-0.25V钢是加氢反应器用钢，因其在高温、高压和高氢分压环境下工作，要求具有高的强度、良好淬透性、抗高温蠕变性能、抗回火脆化性能和抗氢侵蚀性能。需要采用纯净钢来生产，而非金属夹杂物水平是衡量钢洁净度主要指标之一，同时钢中的夹杂物又是导致锻件失效的主要原因，因而本文对2.25Cr-1Mo-0.25V大型钢锭中夹杂物的存在、影响变形因素和改善予以分析。
　　采用金相和扫描电子显微镜，对二重提供的2.25Cr-1Mo-0.25V钢锭取样统计分析，可知该钢锭不存在传统钢锭中常见的沉积锥区、偏析和大型非金属夹杂物，夹杂物主要为TiN、Al2O3、MgO、SiC等硬质夹杂物，夹杂物尺寸在2～100μm之间，大多小于20μm。可见该钢锭中的夹杂物水平完全达到了洁净钢的要求。而后进行了热变形试验，结果表明所观察到的硬质夹杂物在基体变形中其形态及尺寸未发生改变，只是随基体一起流动。
　　采用有限元方法分析了不同的含夹杂物模型，得出硬质夹杂物相比塑性夹杂物对基体的变形影响严重;夹杂物初始间距小时，对基体所造成的影响大，越易引起内部缺陷，在大于其尺寸的4倍时，间距的影响可以忽略;圆形夹杂物比方形、梯形和三角形夹杂物对金属流动的影响大;在沿基体流动的方向，聚集状的夹杂物在随基体变形过程中，会呈沿流动方向一致的链状分布，同时，与加载方向一致的夹杂物将进一步聚集;夹杂物处于大变形区易造成裂纹的发生，处于剪切带上时所受等效应力较大，易对脆性夹杂破碎;含夹杂物坯料变形时，在温度、变形速率、摩擦系数和变形量等各因素中，变形速率对基体的损伤值和等效应变的影响大，摩擦系数对等效应力的影响大;采用锥形砧镦粗时，基体变形均匀，夹杂物的存在对基体造成的损伤小，不易产生裂纹。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 大锻件的生产

1．3 关于大锻件夹杂物的研究

1．3．1 钢中夹杂物的鉴别

1．3．2 金属塑性加工过程的模拟研究

1．3．3 夹杂物研究现状

1．4 主要研究内容

第二章 钢中非金属夹杂物

2．1 钢中非金属夹杂物产生及其分类

2．1．1 钢中非金属夹杂物的产生

2．1．2 钢中夹杂物的分类

2．2 钢中非金属夹杂物的变形性能

2．2．1 夹杂物的变形能力指数

2．2．2 影响变形指数的因素

2．3 钢中非金属夹杂物的影响

2．4 本章小结

第三章 钢锭中夹杂物的检测

3．1 2．250r-1Mo-0．25V钢锭的基本情况

3．1．1 2．25Cr-1Mo-0．25V钢锭的熔炼与浇注

3．1．2 240t钢锭中夹杂物概况

3．2 钢锭中夹杂物取样分析

3．2．1 试样的切取

3．2．2 金相观察

3．2．3 结果分析

3．3 含夹杂物试样的变形试验

3．3．1 试验目的

3．3．2 试验方法

3．3．3 试验结果分析

3．4 本章结论

第四章 夹杂物影响因素的分析

4．1 夹杂物软硬程度的影响

4．1．1 模型的建立

4．1．2 计算结果及分析

4．2 夹杂物间距的影响

4．2．1 模型的建立

4．2．2 计算结果与分析

4．3 夹杂物形状的影响

4．3．1 模型的建立

4．3．2 结果及分析

4．4 夹杂物集聚状态的影响

4．4．1 模型建立

4．4．2 计算结果及分析

4．5 本章小结

第五章 镦粗过程中夹杂物的行为

5．1 夹杂物初始位置的影响

5．1．1 建立分析模型

5．1．2 结果及分析

5．2 镦粗工艺参数的影响

5．2．1 建立模型

5．2．2 结果分析

5．3 改善夹杂物分布的研究

5．3．1 建立模型

5．3．2 结果及分析

5．4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

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