模具鋼硬態(tài)切削顯微組織演變建模與仿真

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景和研究意義 1
1.2 模具鋼硬態(tài)切削變形區(qū)顯微組織及性能的研究現(xiàn)狀 5
1.2.1 H13鋼的顯微組織及力學性能 5
1.2.2 切削變形區(qū)顯微組織表征 7
1.2.3 切削變形區(qū)顯微組織動態(tài)演變機理 9
1.2.4 切削過程中的材料相變仿真 11
1.2.5 切削過程中的材料晶粒細化仿真 14
1.2.6 切削表面層材料的宏觀力學性能 16
1.2.7 切削工藝參數(shù)優(yōu)化 18
1.3 本章小結 19
第2章 H13鋼硬態(tài)切削實驗及切削仿真模型 21
2.1 H13鋼硬態(tài)切削實驗 21
2.2 切屑形貌 24
2.3 切削力和切削溫度 27
2.4 機械-熱耦合載荷下的切削仿真模型 29
2.4.1 切削仿真模型的等效簡化 29
2.4.2 切削仿真模型的建立 30
2.4.3 本構模型參數(shù)的選擇 32
2.4.4 切削仿真模型驗證 35
2.5 本章小結 36
第3章 H13鋼硬態(tài)切削切屑顯微組織表征及動態(tài)演變仿真 38
3.1 顯微組織表征和顯微硬度測試 38
3.1.1 H13鋼基體顯微組織表征 38
3.1.2 H13鋼基體和切屑顯微硬度測試 41
3.2 切屑顯微組織演變機理 43
3.3 基于相變動力學的切屑顯微組織動態(tài)演變仿真 45
3.3.1 理論相變模型的構建 45
3.3.2 相變仿真模型的實現(xiàn) 47
3.3.3 切削相變仿真結果分析 50
3.3.4 切屑相變仿真模型實驗驗證 54
3.4 本章小結 57
第4章 H13鋼硬態(tài)切削亞表層顯微組織表征及演變機理 59
4.1 切削亞表層顯微組織表征及力學性能測試 59
4.1.1 顯微組織表征 59
4.1.2 微觀力學性能測試 59
4.2 機械-熱耦合載荷下材料塑性變形模型 60
4.3 工藝參數(shù)對切削亞表層顯微組織演變的影響 64
4.3.1 切削速度對顯微組織演變的影響 64
4.3.2 每齒進給量對顯微組織演變的影響 66
4.3.3 徑向切削深度對顯微組織演變的影響 68
4.3.4 刃口鈍圓半徑對顯微組織演變的影響 70
4.4 切削亞表層顯微組織的EBSD分析 71
4.4.1 晶界 72
4.4.2 Schmid因子 73
4.4.3 反極圖 76
4.5 切削亞表層納米硬度 78
4.6 切削亞表層晶粒細化機理 79
4.7 本章小結 85
第5章 H13鋼硬態(tài)切削亞表層晶粒尺寸及顯微硬度動態(tài)演變仿真 86
5.1 基于動態(tài)再結晶的切削亞表層晶粒尺寸和顯微硬度動態(tài)演變仿真 86
5.1.1 晶粒尺寸和顯微硬度預測模型的構建 86
5.1.2 模型參數(shù)的確定和實現(xiàn) 88
5.2 仿真結果討論 89
5.2.1 切削速度對晶粒尺寸和顯微硬度的影響 89
5.2.2 每齒進給量對晶粒尺寸和顯微硬度的影響 91
5.2.3 徑向切削深度對晶粒尺寸和顯微硬度的影響 93
5.3 仿真與實驗結果對比 96
5.4 基于位錯密度的切削亞表層晶粒尺寸動態(tài)演變仿真 100
5.4.1 晶粒尺寸演變模型構建 100
5.4.2 演變模型子程序實現(xiàn) 101
5.4.3 顯微組織演變模型參數(shù)確定 102
5.5 顯微組織演變模型驗證 103
5.5.1 切屑顯微組織演變形態(tài)驗證 103
5.5.2 切削亞表層顯微組織形態(tài)驗證 104
5.6 工藝參數(shù)對切削亞表層位錯密度和晶粒尺寸的影響 107
5.6.1 切削速度對切削亞表層位錯密度和晶粒尺寸的影響 107
5.6.2 刀具前角對切削亞表層位錯密度和晶粒尺寸的影響 111
5.7 本章小結 116
第6章 切削表面層力學性能評定及硬態(tài)切削工藝優(yōu)化 118
6.1 自動球壓痕實驗 118
6.1.1 實驗條件 118
6.1.2 實驗結果分析 120
6.2 基于自動球壓痕法的表面層力學性能評定 123
6.2.1 屈服強度、應變硬化指數(shù)、抗拉強度和硬度計算 123
6.2.2 斷裂韌度計算 124
6.3 實驗結果與討論 127
6.3.1 切削速度對力學性能的影響 127
6.3.2 每齒進給量對力學性能的影響 130
6.3.3 徑向切削深度對力學性能的影響 132
6.3.4 刃口鈍圓半徑對力學性能的影響 134
6.3.5 刀尖圓弧半徑對力學性能的影響 137
6.3.6 工藝參數(shù)、亞表層厚度和力學性能之間的映射關系 139
6.4 基于切削亞表層厚度的硬態(tài)切削工藝參數(shù)優(yōu)化 143
6.4.1 基于中心組合響應曲面法的硬態(tài)切削實驗設計 143
6.4.2 切削亞表層厚度預測模型 144
6.4.3 工藝參數(shù)對亞表層厚度的影響及*優(yōu)工藝參數(shù)組合 146
6.5 本章小結 150
第7章 結論與展望 151
7.1 研究結論 151
7.2 未來展望 153
參考文獻 154
附錄1 符號對照表 169
附錄2 奧氏體相變主程序 173
附錄3 基于動態(tài)再結晶的晶粒尺寸預測主程序 175
附錄4 基于位錯密度的晶粒尺寸預測主程序 177