一、热作模具钢的高温热机械疲劳寿命预测（论文文献综述）
刘琥珀,黄昌文,吴玉国,时礼平[1]（2021）在《基于局部应力应变法的转向节预锻下模热机械疲劳分析》文中研究说明针对J11型转向节预锻下模热锻过程中存在应力集中、温度升幅过大的热机械疲劳问题,基于局部应力应变法,运用Deform-3D有限元软件模拟其过程中下模最大等效应力和下模最高温度随上模行程的变化规律,设计正交试验并考察了应变速率、摩擦因数、传热系数3种因素对下模最大等效应力和下模最高温度的显着性影响次序,并利用综合平衡法完成多目标优化。结果表明:3种因素的影响从大到小为传热系数、摩擦因数、应变速率;当应变速率为0.2 s-1,摩擦因数为0.3,传热系数为7 N/（s·mm·℃）时可有效缓解下模热机械疲劳,提高模具使用寿命。
胡志强[2]（2021）在《热作模具钢5CrNiMoV（Nb）热变形行为及组织性能研究》文中研究表明5CrNiMoV钢是典型的Cr-Mo-V系马氏体型热作模具钢,广泛用于制造各种热锻模具,但热强性不足的问题影响着其使用寿命和应用范围。为此,本文基于热动力学计算,对5CrNiMoV钢进行合金成分优化,开发出一种兼备较高硬度和良好韧性的新型热作模具钢5CrNiMoVNb。借助热膨胀相变仪、电子万能试验机、Gleeble热压缩试验机、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、热疲劳试验机等研究了 Cr-Mo-V系热作模具钢热变形行为与服役性能,揭示了热作模具钢热变形机制及微观组织演变规律,解释了 Mo、V等合金元素对热作模具钢高温热稳定性、热疲劳性能的影响机理。本文获得以下主要研究结果:（1）新型热作模具钢5CrNiMoVNb中碳化物含量明显增多,特别是MC型碳化物,670℃以下MC、M23C6和M7C3碳化物含量基本恒定,有利于提高材料常温强韧性、高温热稳定性和热疲劳性能等;其中Mo、V和Nb合金元素的增加提高了合金元素的固溶温度和固溶度,有利于抑制奥氏体晶粒的粗化。相较于5CrNiMoV钢,5CrNiMoVNb钢可以在更宽泛的淬火+回火温度范围内获得更优异的力学性能,其中5CrNiMoVNb钢最佳热处理工艺为:940℃淬火+600℃回火2h。（2）基于Gleeble单双道次热压缩实验,研究了这两种Cr-Mo-V系热作模具钢的高温热变形行为,构建了 5CrNiMoV钢高温流变应力模型、动态再结晶模型、亚动态再结晶模型和晶粒长大模型等,具有较高的准确性,可用于大型模块自由锻过程模拟。热变形过程中,5CrNiMoV钢的奥氏体晶粒尺寸随变形温度的升高、应变速率的减小而增大;当发生完全动态再结晶时,高的应变速率和较低的变形温度有利于应变储存能的提高,从而促进再结晶晶粒的细化。此外,不同变形条件下的再结晶晶粒尺寸变化及晶界形貌特征表明:非连续动态再结晶（DDRX）是在5CrNiMoV钢热变形过程中发生再结晶形核和晶粒长大的主要机制。（3）5CrNiMoV钢中马氏体相与母相奥氏体位向关系更符合N-W取向关系。奥氏体热变形微观织构研究表明,相同应变速率下,温度越高,MAD（随机取向分布）值越大,旋转Cube织构组分越强;相同热变形温度下,应变速率越大,MAD值越小,变形织构组分越少,这是因为活性滑移系的增大以及奥氏体晶粒的细化。此外,马氏体相变织构一方面取决于相变过程变体的选择,另一方面,马氏体相变织构总是向与母相取向差较小的方向转变。（4）基于已获得的5CrNiMoV钢的材料模型,建立了 5CrNiMoV钢大型热作模块的自由锻有限元模型。自由锻模拟研究表明:在多道次拔长过程中,提高压下速率,选用较小的砧宽,不仅可以细化晶粒,还可以提高大型热作模块变形的均匀性。基于正交模拟试验,优化了 5CrNiMoV钢大型热作模块自由锻拔长工艺,最佳工艺参数为:压下速率40mm/s、砧宽1000mm和单道次压下量25%。（5）对比5CrNiMoV钢和5CrNiMoVNb钢高温热稳定性可以发现,在600和650℃时,5CrNiMoVNb钢的高温热稳定性较5CrNiMoV钢分别提高了 35%和45%。两种Cr-Mo-V系热作模具钢的初始回火组织均由回火马氏体和碳化物组成,由于5CrNiMoVNb钢碳化物含量较高,且大部分碳化物呈颗粒状弥散分布在基体上,5CrNiMoVNb钢具有较好的高温热稳定性和抗回火软化性能。此外,由于Cr、Mo和V等中强碳化物形成元素含量较为合理,5CrNiMoVNb钢热稳保温过程中的主要析出强化相MC、M7C3和M23C6具有极低的粗化速率系数。通过工艺调控,使5CrNiMoV钢中残留一定量的残余应变,可以提高材料内部位错胞、马氏体板条界等缺陷数量,有利于抑制热稳保温过程中基体组织的粗化,改善碳化物形貌,抑制碳化物粗化,从而提高5CrNiMoV钢的热稳定性能。（6）基于自约束疲劳试验,对比分析了 5CrNiMoV钢和5CrNiMoVNb钢的热疲劳性能,经过2000次热疲劳循环后,两种钢中均出现热疲劳裂纹,主裂纹长度分别为184.47μm和104.06μm,5CrNiMoV钢中热疲劳裂纹长度、宽度和数量均大于5CrNiMoVNb钢,由不同循环次数的主裂纹长度、宽度关系可以判定,5CrNiMoVNb钢的热疲劳寿命较5CrNiMoV钢大约提高了 50%;对比不同热疲劳循环次数的热疲劳裂纹,还可以发现5CrNiMoVNb钢热疲劳裂纹的萌生和扩展速率明显小于5CrNiMoV钢。此外,由于小颗粒碳化物含量较高,对位错运动、组织粗化抑制作用较强,5CrNiMoVNb钢具有更好的组织稳定性和强韧性能,因此5CrNiMoVNb钢热疲劳性能优于5CrNiMoV钢。
朱振强,宁辉,左鹏鹏,吴晓春[3]（2021）在《应变幅对H13热作模具钢等温疲劳行为的影响》文中研究表明对H13热作模具钢试样进行600℃等温疲劳实验,通过显微维氏硬度计、金相显微镜（OM）、超景深显微镜和扫描电子显微镜（SEM）等设备研究了0.7%,0.9%和1.1%三种不同应变幅对疲劳行为的影响.结果表明:应力应变滞后回线呈现对称性,应变幅越大,滞回环面积越大.H13钢在实验中呈现循环软化的特征,应变幅越大,疲劳寿命越短,1.1%应变幅试样寿命约为0.7%应变幅试样的61.2%.应变幅的增加对裂纹萌生和扩展起促进作用,1.1%应变幅试样裂纹扩展最明显.高温非真空实验条件下,材料表面产生的氧化物也会促进裂纹扩展.疲劳后试样微观组织发生明显的长大和粗化,较大应变幅对碳化物析出有更大的助力,还会加速材料软化.有应变幅试样显微硬度远低于无应变幅试样.
左鹏鹏,楼通海,王笑驰,朱振强,吴晓春[4]（2020）在《H13钢的等温疲劳和热机械疲劳行为》文中研究说明对H13钢进行等温疲劳和热机械疲劳试验,对比研究了其在不同应变幅（0.7%,0.9%和1.1%）下的疲劳行为。结果表明:拉压对称的H13钢等温疲劳应力应变滞后回线关于原点对称,而热机械疲劳滞后回线不对称;H13钢在等温疲劳和热机械疲劳过程中持续循环软化,循环软化过程可大致分为初始不稳定、持续软化和失效3个阶段;应变幅越大,疲劳试样截面主裂纹根部宽度越大、扩展长度越长;相同应变幅下等温疲劳试样裂纹数量更多,主裂纹根部宽度更大,但主裂纹长度远低于热机械疲劳试样的;相同应变幅下等温疲劳试样回复现象更为明显,碳化物数量更多、尺寸更大。
张旭,何文超,李东辉,肖茂果,李绍宏[5]（2020）在《热作模具钢热疲劳机理及性能改善的研究现状》文中研究表明热作模具钢的热疲劳性能是影响模具使用寿命的主要因素。对热作模具钢热疲劳性能的研究现状和评定方法进行了阐述,分析了组织演变、裂纹萌生和扩展对热疲劳性能的影响。同时对影响热疲劳性能的因素和改善热疲劳性能的方法进行了探讨和总结,并针对热作模具钢热疲劳研究的趋势进行了展望。
王要利[6]（2020）在《4Cr5MoSiV1（Ti）组织性能调控及损伤机理研究》文中研究表明随着模具行业向大型、复杂、精密、高效率、快节奏方向发展,其服役环境越来越苛刻,对模具及其材料的安全可靠性和服役寿命提出了更高要求。尤其是热作模具服役时受高温+大应力且相互耦合,导致服役寿命严重降低。因此,开发新型高强韧长寿命热作模具钢迫在眉睫。如何通过微合金化和热处理调控钢中碳化物种类、尺寸、分布及其界面关系是实现高强韧热作模具钢开发的前提。然而,热作模具钢中合金元素种类多、含量高,如何实现碳化物的种类及特征参量的理想分布以充分挖掘模具钢服役过程中的性能潜力难度很大;同时,热作模具钢的服役工况往往是温度高、应力大且相互作用,导致钢的损伤因素复杂多变。故开展热作模具钢的组织性能调控及热-力耦合作用下的损伤机理研究意义重大。本文首先以4Cr5MoSiV1为研究对象,研究了热作模具钢4Cr5MoSiV1组织性能间的内在关联及其高温断裂机制,分析了碳化物类型、尺寸、形貌和分布等特征参量与裂纹萌生及扩展的关联关系,观察了裂纹附近显微组织的演变规律,为开发高强韧型热作模具钢提供一定的理论基础。在此基础上,制备了高强韧钛微合金化4Cr5MoSiV1Ti热作模具钢,通过改变合金成分和热处理工艺对4Cr5MoSiV1Ti热作模具钢进行组织性能调控;设计开发了热-力耦合条件下模具的动态损伤物理试验平台,开展了热挤压过程中4Cr5MoSiV1Ti模具钢的损伤行为研究,考察了钛微合金化4Cr5MoSiV1Ti热作模具钢在热-力耦合条件下的损伤机理,为高端模具钢的开发奠定理论基础。研究结果表明:4Cr5MoSiV1钢中第二相由主要含V的MC型碳化物和含Cr的M7C3和M23C6型碳化物构成;球状或椭球状的MC型碳化物析出于回火马氏体板条内或板条界处,其与基体具有半共格的界面关系,可增强钢的热稳定性和抗回火软化能力;形状不规则的M7C3和M23C6型碳化物主要析出于原奥氏体晶界或马氏体板条界处,与基体保持非共格的界面关系。随着回火温度的升高和时间的延长,4Cr5MoSiV1钢的硬度下降主要是由于高密度位错的回火马氏体经历了回复、局部再结晶,合金碳化物的析出和再结晶晶粒的生长所导致的。具有非共格界面关系且形状不规则的M7C3和M23C6碳化物的生长激活能较低,拉伸过程中更易生长且有形成应力集中的尖角存在,更易促进应力作用下裂纹的萌生。具有共格/半共格界面关系的MC型碳化物可抑制位错在晶界处富集,且在裂纹扩展过程中能有效传递载荷,对裂纹萌生及扩展有一定抑制作用。低温拉伸时4Cr5MoSiV1热作模具钢中回火马氏体上分布着大量纳米级的第二相颗粒及高密度位错,且位错滑移仅能在有限距离内进行,此时模具钢具有高强度低韧性;而升高拉伸温度后,回火马氏体的回复和局部再结晶、位错密度的下降引起基体的软化和滑移及交滑移的相互作用是获得较高的伸长率和断面收缩率的主要原因。在580℃、1 mm/min的单向拉伸条件下,4Cr5MoSiV1钢穿晶断裂时裂纹两侧形成了宽约100 nm的α相纳米晶形变带,这主要是由于高温变形过程中回火马氏体分解、局部再结晶和α相塑性变形的动态平衡所导致的。由于裂纹尖端受到强烈的应力作用和存在晶粒转动/滑动现象,发现了4Cr5MoSiV1热作模具钢中裂纹尖端形成的尺寸约为200 nm的“环形”位错组态。同4Cr5MoSiV1热作模具钢相比,添加0.13 wt%Ti的4Cr5MoSiV1Ti钢的室温强度和伸长率分别提高了13.5%和17.7%;同时,增加了二次硬化点的峰值硬度（提高3.9 HRC）,二次硬化峰值温度（提高20℃）和扩散激活能（增加23k J/mol）。即该合金具有更好的高温稳定性和抗回火软化能力,这可能与微量Ti元素的添加形成了尺寸约为50 nm富含Ti的MC型碳化物密切相关。回火过程中4Cr5MoSiV1Ti硬度下降主要是由于回火马氏体内高密度位错相互作用、抵消,形成位错墙或位错列,回火马氏体边界波浪状变化,第二相碳化物粗化以及局部再结晶亚晶粒的长大造成的。设计开发的热-力耦合条件下模具动态损伤物理试验平台主要包含液压控制系统、中频感应加热系统、压力位移获取系统、凸模表面温度测量系统和坯料转移系统等。基于该物理试验平台,研究了热-力耦合条件下4Cr5MoSiV1Ti热作模具反挤压1000℃的45#钢时凸模工作带圆角的宏观形貌、微观组织、元素分布及力学性能演变规律。热-力耦合作用下凸模的主要损伤形式为工作带圆角坍塌损伤,表面氧化和高温磨损。热挤压后凸模工作带圆角处的显微组织由表及里可分为表层细晶区、次表层塑性流变区和最内侧的类原始组织区三部分;且塑性流变区的宽度随挤压次数的增多逐渐增加。4Cr5MoSiV1Ti钢的表面软化主要是由热-力耦合下的过回火现象、碳化物与位错的交互作用和碳化物的粗化行为三方面造成的。发现了具有核壳结构的Ti-V复合MC型碳化物,其中芯部为四边形Ti C与外壳为球形VC具有完全共格的界面关系,该碳化物的形成可有效提升材料在服役过程中的高温性能稳定性。
陈杰[7]（2020）在《新冶炼工艺下H13型钢的热处理工艺及组织性能研究》文中提出H13钢（国内牌号4Cr5MoSiV1）是目前世界范围内应用最广泛的热作模具钢之一,具有优良的淬透性、热强性、红硬性,还具有较高的韧性、良好的抗热疲劳性能及抗热裂能力,广泛应用于压铸模具、挤压模具与热锻模具。目前国产H13钢的质量同国外优质H13钢相比仍存在较大差距,其主要技术指标无法满足高性能特种材料的技术要求,材料的洁净度、均匀性、晶粒度等重要指标仍达不到国际先进水平。课题组与某企业合作,以稳定生产高品质H13钢为目标,通过该企业自主发明的新冶炼技术,冶炼出牌号分别为H13A、H13R、JB11U、JB13U的4种H13型热作模具钢,本文以该4种牌号H13型的退火态模具钢为原材料,借助直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜、冲击试验机等设备,研究新冶炼工艺下不同成分的H13型模具钢冶金质量及其组织与性能,并与进口淬回火态的H13钢作对比,重点研究新冶炼工艺下的国产H13钢的热疲劳性能特性及其在热疲劳过程中组织变化。研究结果表明:1、4种试验钢的主要合金元素含量均控制得较好,杂质元素S和P的含量均较低,S含量均低于10ppm,P含量低于130ppm,控制水平已达到北美压铸协会NADCA#207-97标准中最高水平。4种试验钢在光镜下和扫描电镜下均未发现硫化物夹杂;均存在氧化铝类夹杂物,大部分夹杂物尺寸小于5μm。H13A钢试样显微清洁度最好,夹杂物较少且其尺寸小。2、H13A钢、H13R钢、JB13U钢的退火组织、淬火组织以及回火组织中均存在明显带状偏析,合金元素分布不均匀;其中H13A钢带状偏析最为明显,严重影响了钢的性能的等向性,其横向冲击强度极低;H13A钢奥氏体晶粒最细,碳化物细小,硬度最高（48.7HRC）,纵向冲击功（47.4J）最高。JB11U钢中退火、淬火、回火后的组织均匀性较好,不存在明显带状偏析,冲击功纵横比达到了0.99,显示出良好的等向性。H13R钢和JB13U钢奥氏体晶粒相对较大,存在一次未溶共晶碳化物,其冲击功等力学性能介于H13A与JB11U之间。3、在回火过程中,H13A钢、H13R钢、JB11U钢、JB13U钢均存在二次硬化现象,二次硬化峰温度区间为480530℃,H13A钢二次硬化现象最为明显。JB11U钢的二次硬化峰值温度在490℃左右,当回火温度高于二次硬化峰的温度时,硬度下降速度较快;H13A钢的二次硬化峰值温度约为510℃,且温度超过二次硬化峰的温度时,硬度下降速度较慢。H13A钢热稳定性最好,在620℃保温下,硬度始终保持最高,下降速度较慢;保温30h后,H13A钢硬度为36.5HRC,高于进口H13钢（34.3HRC）。H13A钢具有优良的高温回火稳定性和热稳定性。4、采用自行研制的全自动自约束型热疲劳试验机对4种试验钢进行热疲劳试验研究,循环上限温度700℃,下限温度室温。经3000次冷热循环,H13A试验钢热疲劳裂纹细小,热疲劳性能最好;JB11U试验钢热疲劳裂纹粗大,主裂纹呈平行趋势分布,裂纹深度最深,达到25.5μm,热疲劳性能最差。新冶炼工艺下生产的4种试验钢的洁净度较高,晶粒度均大于8.5级。H13A钢610℃回火后硬度最高（48.7HRC）,纵向冲击功（47.4J）最高;淬火后回火,其二次硬化现象最明显,二次硬化峰值温度约为510℃;H13A钢具有最好的热稳定性能和热疲劳性能,综合性能最优。
张永强,徐国财,左鹏鹏,黎军顽,吴晓春[8]（2020）在《H13热作模具钢热-机械疲劳损伤和寿命的预测》文中研究表明采用MTS热-机械疲劳试验机测定了H13热作模具钢在200～600℃、机械应变为0. 7%和0. 9%的同相和反相热-机械疲劳寿命,并基于循环损伤理论采用Ostergren寿命预测模型预测了H13钢的疲劳损伤和疲劳寿命。结果表明:无论是同相还是反相热-机械疲劳,其应力-应变响应曲线均明显不对称;高温半周的应力-应变响应曲线出现明显的应力松弛,且其塑性应变高于低温半周;随着循环周次的增加,H13钢的滞回能逐渐增大,机械应变增加,损伤加剧;与反相热-机械疲劳相比,H13钢的同相热-机械疲劳寿命更高。采用Ostergren寿命预测模型获得的机械应变为0. 7%和0. 9%的H13钢同相和反相热-机械疲劳寿命分别为323和313周次及198和194周次,均与实测值较为吻合。
赵超,黄进峰,张津,解国良,连勇,李德晨,马旻昱,张尊君,高文,张程[9]（2020）在《4Cr5MoSiV1热作模具钢700℃的低周疲劳行为》文中提出采用轴向应变幅控制的低周疲劳试验研究了总应变幅对4Cr5MoSiV1热作模具钢700℃低周疲劳行为的影响,包括循环应力响应行为、循环应力应变行为、循环迟滞回线和应变疲劳寿命行为等.结果表明:随着总应变幅从0.2%增大到0.6%,4Cr5MoSiV1钢在700℃时循环应力响应均表现为先循环硬化再循环软化的特性,并且应力幅最大值从220 MPa增大到308 MPa.同时,随着总应变幅的增大,4Cr5MoSiV1钢在700℃下的低周疲劳寿命由6750循环周次降低到210循环周次,且其过渡寿命约为1313循环周次.疲劳断口形貌分析结果显示,高温低周疲劳过程中裂纹主要萌生于试样表面处,且随着应变幅增大,裂纹源逐渐增多,疲劳条纹间距变宽,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂.透射电镜分析结果显示,循环软化可能与板条结构转变为胞状结构、基体发生位错湮灭、碳化物的析出和粗化有关.
徐国财,黎军顽,左鹏鹏,吴晓春[10]（2020）在《热-机械载荷下H13钢力学响应行为实验和数值分析》文中进行了进一步梳理采用MTS热-机械疲劳测试系统,同时建立电-磁-热-力多物理场耦合数值模型,研究了H13钢在200～600℃范围,对称拉、压机械应变（0. 7%和0. 9%）控制下同相位（In-phase,IP）和反相位（Out-of-phase,OP）应力-应变响应行为。另外,基于实验和模拟数据,结合寿命预测模型对H13钢进行了寿命预测。结果表明H13钢在准稳定热-机械循环阶段,随着循环次数的增加,最大拉、压应力不断降低;热-机械循环高温半周相较于低温半周会产生更大的非弹性应变;以同相位机械应变为0. 7%模拟数据为例,在最大拉、压机械应变下,应力最值分别为598 MPa和-1 148 MPa; H13钢在机械应变为0. 7%时,同相位和反相位的实测疲劳寿命（周）分别为287和266,机械应变为0. 9%时疲劳寿命分别为207和189;依据实验和模拟数据,结合Ostergren模型得出了预测寿命,并与实测寿命进行比较分析。
二、热作模具钢的高温热机械疲劳寿命预测（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、热作模具钢的高温热机械疲劳寿命预测（论文提纲范文）
（1）基于局部应力应变法的转向节预锻下模热机械疲劳分析（论文提纲范文）
| 1 数值模拟理论基础 |
| 2 预锻模型的建立 |
| 2.1 转向节预锻有限元模型 |
| 2.2 坯料几何参数的确定 |
| 2.3 模拟参数的设置 |
| 2.4 正交试验 |
| 3 数值模拟结果分析 |
| 3.1 下模等效应力场与温度场变化规律 |
| 3.1.1 等效应力变化规律 |
| 3.1.2 温度场变化规律 |
| 3.2 因素显着性分析 |
| 3.3 工况参数对下模最大等效应力的影响 |
| 3.4 工况参数对下模最高温度的影响 |
| 3.5 工况参数的优化及热机械疲劳寿命的计算 |
| 4 结论 |
（2）热作模具钢5CrNiMoV（Nb）热变形行为及组织性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 绪论 |
| 2.1 热作模具钢概述 |
| 2.2 国内外热作模具钢发展 |
| 2.2.1 国内热作模具钢发展 |
| 2.2.2 国外热作模具钢发展 |
| 2.3 热作模具钢自由锻研究 |
| 2.3.1 自由锻工艺研究 |
| 2.3.2 高温塑性变形行为研究 |
| 2.4 热作模具钢服役性能研究 |
| 2.5 研究方案 |
| 2.5.1 研究内容 |
| 2.5.2 技术路线 |
| 2.5.3 创新点 |
| 3 热作模具钢微观组织及其特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验材料及设备 |
| 3.2.1 试验材料 |
| 3.2.2 试验测试及方法 |
| 3.3 试验钢析出相热力学计算 |
| 3.3.1 5CrNiMoV钢平衡析出相分析 |
| 3.3.2 5CrNiMoVNb钢平衡析出相分析 |
| 3.3.3 Mo、V、Nb等在奥氏体中的固溶度分析 |
| 3.4 试验材料微观组织及力学性能 |
| 3.4.1 相变点的测量 |
| 3.4.2 试验钢热处理工艺 |
| 3.4.3 组织评价及性能测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 热作模具钢热变形行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验方法 |
| 4.3 高温流变应力分析 |
| 4.3.1 流变应力曲线 |
| 4.3.2 高温流变应力模型及验证 |
| 4.3.3 热加工图分析 |
| 4.3.4 热激活能分析 |
| 4.4 动态再结晶行为研究 |
| 4.4.1 动态再结晶动力学模型及验证 |
| 4.4.2 动态再结晶晶粒尺寸模型及验证 |
| 4.5 亚动态再结晶行为分析 |
| 4.5.1 亚动态再结晶行为分析 |
| 4.5.2 亚动态再结晶动力学模型及验证 |
| 4.6 奥氏体晶粒长大行为研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 热作模具钢组织演变及热变形微观织构研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验方法 |
| 5.3 原始奥氏体组织演变规律 |
| 5.4 马氏体与母相奥氏体取向关系 |
| 5.5 奥氏体热变形织构研究 |
| 5.5.1 不同变形温度对奥氏体织构演变的影响 |
| 5.5.2 不同应变速率对奥氏体织构演变的影响 |
| 5.6 马氏体相变织构研究 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 5CrNiMoV模块锻造成形模拟及试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 锻造成形模拟研究 |
| 6.2.1 有限元模型的建立 |
| 6.2.2 模拟结果分析 |
| 6.3 锻造成形试验研究 |
| 6.3.1 锻造成形试验过程 |
| 6.3.2 试验结果分析 |
| 6.4 5CrNiMoV大型热作模块自由锻模拟研究 |
| 6.4.1 大型模块有限元模型的建立及参数 |
| 6.4.2 自由锻数值模拟结果分析 |
| 6.4.3 自由锻工艺参数优化 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 热作模具钢热稳定性研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 试验方法 |
| 7.3 合金元素配比分析 |
| 7.4 5CrNiMoV和5CrNiMoVNb钢热稳定性对比分析 |
| 7.4.1 热稳硬度演变规律 |
| 7.4.2 热稳微观组织分析 |
| 7.5 残余应变对5CrNiMoV钢热稳定性的影响 |
| 7.5.1 热稳硬度变化规律 |
| 7.5.2 热稳微观组织分析 |
| 7.6 两种Cr-Mo-V系热作模具钢热稳定性机理分析 |
| 7.7 本章小结 |
| 8 热作模具钢热疲劳性能研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验方法 |
| 8.3 热疲劳实验结果分析 |
| 8.3.1 不同循环次数下的疲劳性能分析 |
| 8.3.2 热疲劳对组织的影响 |
| 8.3.3 热疲劳硬度变化 |
| 8.4 热疲劳机理分析 |
| 8.4.1 疲劳裂纹萌生及扩展分析 |
| 8.4.2 两种热疲劳寿命比较研究 |
| 8.5 本章小结 |
| 9 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）H13钢的等温疲劳和热机械疲劳行为（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 试样制备与试验方法 |
| 1.1 试样制备 |
| 1.2 试验方法 |
| 2 试验结果与讨论 |
| 2.1 应力应变滞后回线 |
| 2.2 应力循环响应曲线 |
| 2.3 疲劳裂纹 |
| 2.4 显微组织 |
| 3 结论 |
（5）热作模具钢热疲劳机理及性能改善的研究现状（论文提纲范文）
| 1 国内外热作模具钢热疲劳性能的研究 |
| 2 热疲劳过程组织变化与裂纹扩展机制 |
| 2.1 热疲劳过程中组织的演变 |
| 2.2 热疲劳裂纹的萌生与扩展机制 |
| 3 热作模具钢热疲劳性能的评定方法 |
| 4 影响热作模具钢热疲劳性能的因素 |
| 4.1 外部因素的影响 |
| 4.1.1 保温时间的影响 |
| 4.1.2 加热速度和冷却速度的影响 |
| 4.1.3 外界环境的影响 |
| 4.2 内部因素的影响 |
| 4.2.1 显微组织的影响 |
| 4.2.2 合金元素含量的影响 |
| 5 改善热疲劳性能的方法 |
| 5.1 热处理工艺控制与优化 |
| 5.2 合金元素优化设计 |
| 5.3 模具表面处理 |
| 5.3.1 激光熔覆 |
| 5.3.2 表面化学热处理 |
| 6 展望 |
（6）4Cr5MoSiV1（Ti）组织性能调控及损伤机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 热作模具钢损伤行为与显微组织关联性研究 |
| 1.2.1 热疲劳损伤 |
| 1.2.2 高温磨损行为 |
| 1.2.3 氧化损伤 |
| 1.3 热作模具钢组织性能调控研究 |
| 1.3.1 合金成分调控组织性能 |
| 1.3.2 钛微合金化的研究现状 |
| 1.3.3 热处理调控组织性能 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 试验材料与方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 钛微合金化4Cr5MoSiV1Ti钢中析出相的模拟计算 |
| 2.3 试验材料制备 |
| 2.3.1 合金熔炼 |
| 2.3.2 钛微合金化4Cr5MoSiV1Ti钢的锻造 |
| 2.3.3 钛微合金化4Cr5MoSiV1Ti的热处理 |
| 2.3.4 4Cr5MoSiV1(Ti)钢中碳化物的萃取 |
| 2.4 力学性能检测 |
| 2.4.1 洛氏硬度测试 |
| 2.4.2 显微硬度测试 |
| 2.4.3 强度塑性测试 |
| 2.5 热-力耦合条件下4Cr5MoSiV1Ti损伤机理研究 |
| 2.6 显微组织观察 |
| 2.6.1 SEM观察 |
| 2.6.2 TEM观察 |
| 2.6.3 EBSD分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 回火处理对4Cr5MoSiV1 组织性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 回火温度对4Cr5MoSiV1 组织性能的影响 |
| 3.2.1 4Cr5MoSiV1 钢的热稳定性 |
| 3.2.2 回火温度对4Cr5MoSiV1 显微组织的影响 |
| 3.2.3 4Cr5MoSiV1 钢中析出相分析 |
| 3.2.4 4Cr5MoSiV1 钢二次硬化的分析讨论 |
| 3.3 回火时间对4Cr5MoSiV1 组织性能的影响 |
| 3.3.1 4Cr5MoSiV1 的回火抗软化性能 |
| 3.3.2 回火时间对4Cr5MoSiV1 显微组织的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 4Cr5MoSiV1 钢高温断裂机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 4Cr5MoSiV1 钢的高温力学性能 |
| 4.2.1 4Cr5MoSiV1 钢的高温力学性能 |
| 4.2.2 4Cr5MoSiV1 的高温拉伸断口形貌 |
| 4.2.3 拉伸温度对4Cr5MoSiV1 显微组织的影响 |
| 4.2.4 析出相分析 |
| 4.2.5 4Cr5MoSiV1 的高温变形机制 |
| 4.3 4Cr5MoSiV1 高温断裂时裂纹两侧组织演变规律 |
| 4.4 碳化物对4Cr5MoSiV1 裂纹萌生及扩展的影响 |
| 4.4.1 碳化物对裂纹萌生的影响 |
| 4.4.2 碳化物对裂纹扩展的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 微合金化钛对4Cr5MoSiV1Ti组织性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微合金化钛4Cr5MoSiV1 钢的热稳定性 |
| 5.3 微合金化钛4Cr5MoSiV1 钢的力学性能 |
| 5.3.1 微合金化钛4Cr5MoSiV1 钢的工程应力应变曲线 |
| 5.3.2 微合金化钛4Cr5MoSiV1 钢的室温力学性能 |
| 5.3.3 微合金化钛4Cr5MoSiV1 钢的高温力学性能 |
| 5.4 微合金化钛4Cr5MoSiV1 钢的显微组织 |
| 5.4.1 微量合金化钛对晶粒尺寸的影响 |
| 5.4.2 微合金化钛对4Cr5MoSiV1 钢中第二相碳化物影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 回火处理对4Cr5MoSiV1Ti组织性能的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 回火温度对4Cr5MoSiV1Ti组织性能的影响 |
| 6.2.1 4Cr5MoSiV1Ti钢的热稳定性 |
| 6.2.2 4Cr5MoSiV1Ti钢的显微组织 |
| 6.2.3 4Cr5MoSiV1Ti钢中析出的碳化物 |
| 6.2.4 回火温度对4Cr5MoSiV1Ti力学性能的影响 |
| 6.3 分析讨论 |
| 6.3.1 4Cr5MoSiV1Ti钢的回火稳定性 |
| 6.3.2 4Cr5MoSiV1Ti钢的回复再结晶行为 |
| 6.3.3 钛微合金化对4Cr5MoSiV1Ti力学性能的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 热-力耦合下4Cr5MoSiV1Ti的损伤机理 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 4Cr5MoSiV1Ti的高温软化及动态变形机制 |
| 7.2.1 拉伸温度对4Cr5MoSiV1Ti高温力学性能的影响 |
| 7.2.2 拉伸温度对4Cr5MoSiV1Ti近断口区显微组织的影响 |
| 7.2.3 4Cr5MoSiV1Ti的高温软化机制 |
| 7.2.4 4Cr5MoSiV1Ti的高温变形机制 |
| 7.3 热-力耦合下模具钢动态损伤物理试验平台搭建 |
| 7.3.1 研制目标及整体思路 |
| 7.3.2 中频感应加热及控温系统 |
| 7.3.3 压力-位移数据获取系统 |
| 7.3.4 凸模表面温度测量系统 |
| 7.3.5 工作过程及主要功能 |
| 7.4 热-力耦合下4Cr5MoSiV1Ti损伤形式 |
| 7.4.1 凸模表面氧化损伤 |
| 7.4.2 凸模表面的摩擦磨损 |
| 7.4.3 凸模工作带圆角坍塌损伤 |
| 7.5 热-力耦合下4Cr5MoSiV1Ti组织性能演变 |
| 7.5.1 4Cr5MoSiV1Ti显微硬度变化规律 |
| 7.5.2 4Cr5MoSiV1Ti显微组织 |
| 7.5.3 核壳结构的Ti-V复合碳化物 |
| 7.6 热-力耦合下4Cr5MoSiV1Ti损伤机理 |
| 7.6.1 热-力耦合下4Cr5MoSiV1Ti的过回火现象 |
| 7.6.2 热-力耦合下4Cr5MoSiV1Ti中碳化物与位错的交互作用 |
| 7.6.3 热-力耦合下4Cr5MoSiV1Ti中碳化物的粗化行为 |
| 7.6.4 热-力耦合下4Cr5MoSiV1Ti交互损伤行为 |
| 7.6.5 热-力耦合下4Cr5MoSiV1Ti的表面变形行为 |
| 7.7 本章小结 |
| 第8章 结论 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（7）新冶炼工艺下H13型钢的热处理工艺及组织性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 热作模具钢发展现状 |
| 1.2.1 热作模具钢发展历程及国外研究现状 |
| 1.2.2 热作模具钢国内研究现状 |
| 1.3 热作模具钢性能要求及失效形式 |
| 1.4 热作模具钢强韧化途径 |
| 1.4.1 优化合金元素配比 |
| 1.4.2 纯净钢冶炼和组织均匀化技术的开发与应用 |
| 1.4.3 热处理对热作模具钢的影响 |
| 1.5 本文研究内容及意义 |
| 2 试验材料与试验方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验方法及设备 |
| 2.2.1 淬火工艺 |
| 2.2.2 回火工艺 |
| 2.2.3 热稳定试验 |
| 2.2.4 热疲劳试验 |
| 2.2.5 硬度测试 |
| 2.2.6 冲击性能测试 |
| 2.2.7 微观组织表征 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 新冶炼工艺H13型钢组织与性能研究 |
| 3.1 钢的纯净度 |
| 3.2 退火组织及硬度 |
| 3.2.1 退火组织 |
| 3.2.2 退火硬度 |
| 3.3 淬火组织及硬度 |
| 3.3.1 淬火组织形貌 |
| 3.3.2 淬火硬度 |
| 3.4 试验钢的晶粒度 |
| 3.5 淬、回火组织及硬度 |
| 3.5.1 淬、回火组织 |
| 3.5.2 淬、回火硬度 |
| 3.6 冲击性能 |
| 3.7 热稳定性能 |
| 3.7.1 热稳定曲线分析 |
| 3.7.2 热稳定过程中微观组织观察 |
| 3.8 回火温度对组织和硬度的影响 |
| 3.8.1 回火金相显微形貌 |
| 3.8.2 回火组织SEM形貌 |
| 3.8.3 回火温度对硬度的影响 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 热疲劳试验装置的研制及H13型钢热疲劳性能对比 |
| 4.1 模具钢热疲劳性能和研究方法 |
| 4.1.1 影响模具钢热疲劳性能的因素 |
| 4.1.2 模具钢热疲劳性能研究方法 |
| 4.2 热疲劳试验装置研制 |
| 4.2.1 自约束热疲劳试验装置的结构及其设计 |
| 4.2.2 热疲劳试验装置温度场的测控 |
| 4.3 热疲劳试验材料及方法 |
| 4.4 试验钢热疲劳性能特性及分析 |
| 4.4.1 热疲劳裂纹形貌特征 |
| 4.4.2 热疲劳后硬度变化分析 |
| 4.4.3 热疲劳循环后显微组织分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（8）H13热作模具钢热-机械疲劳损伤和寿命的预测（论文提纲范文）
| 1 试验材料与过程 |
| 1.1 试样 |
| 1.2 试验过程 |
| 2 结果与分析 |
| 2.1 应力-应变响应行为 |
| 2.2 循环损伤 |
| 2.3 疲劳寿命 |
| 3 结论 |
（10）热-机械载荷下H13钢力学响应行为实验和数值分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 H13热作模具钢热-机械疲劳实验 |
| 1.1 实验材料 |
| 1.2 实验设备与方法 |
| 2 结果与分析 |
| 2.1 应力-应变滞后回线 |
| 2.2 循环应力和平均应力 |
| 3 H13热作模具钢热-机械循环的数值模拟 |
| 4 结果与讨论 |
| 4.1 应力-应变滞后回线对比 |
| 4.2 应力的分布与演变 |
| 5 疲劳寿命 |
| 6 结论 |
四、热作模具钢的高温热机械疲劳寿命预测（论文参考文献）
- [1]基于局部应力应变法的转向节预锻下模热机械疲劳分析[J]. 刘琥珀,黄昌文,吴玉国,时礼平. 机械设计, 2021(10)
- [2]热作模具钢5CrNiMoV（Nb）热变形行为及组织性能研究[D]. 胡志强. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]应变幅对H13热作模具钢等温疲劳行为的影响[J]. 朱振强,宁辉,左鹏鹏,吴晓春. 工程科学学报, 2021(05)
- [4]H13钢的等温疲劳和热机械疲劳行为[J]. 左鹏鹏,楼通海,王笑驰,朱振强,吴晓春. 机械工程材料, 2020(S2)
- [5]热作模具钢热疲劳机理及性能改善的研究现状[J]. 张旭,何文超,李东辉,肖茂果,李绍宏. 金属热处理, 2020(09)
- [6]4Cr5MoSiV1（Ti）组织性能调控及损伤机理研究[D]. 王要利. 河南科技大学, 2020(06)
- [7]新冶炼工艺下H13型钢的热处理工艺及组织性能研究[D]. 陈杰. 西华大学, 2020(01)
- [8]H13热作模具钢热-机械疲劳损伤和寿命的预测[J]. 张永强,徐国财,左鹏鹏,黎军顽,吴晓春. 上海金属, 2020(03)
- [9]4Cr5MoSiV1热作模具钢700℃的低周疲劳行为[J]. 赵超,黄进峰,张津,解国良,连勇,李德晨,马旻昱,张尊君,高文,张程. 工程科学学报, 2020(05)
- [10]热-机械载荷下H13钢力学响应行为实验和数值分析[J]. 徐国财,黎军顽,左鹏鹏,吴晓春. 材料导报, 2020(08)