40CrNiMo大型锻件组织均匀性的研究(2)

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2.2 锻造工艺 9

2.3 力学性能实验 11

2.3.1 室温拉伸测试 11

2.3.2 夏比冲击试验 11

2.3.4 冲击断口的观察 12

2.4 显微组织观察 13

2.4.1 金相组织观察 13

2.4.2 晶粒度测定及显微硬度分析 13

3 实验结果及结论分析 14

3.1 力学性能实验结果 14

3.1.1 应力-应变曲线 14

3.1.2 冲击实验结果分析 15

3.2 金相组织分析 16

3.2.1 组织均匀性对40CrNiMo钢的影响 16

3.2.2 晶粒度对40CrNiMo钢的影响 19

3.2.3 不同组织的硬度分析 20

结论 22

致谢 23

参考文献 24

1 绪论

锻造（也称金属塑性加工）是对金属施加压力，在不破坏其本身完整性的条件下改变形状，从而获得所需工件的一种无切削加工方法[1],通常是通过使用铁锤或压力来实现。其中大型锻件，通常是指在500～800 吨以上自由锻造机上用特殊钢锻造的锻材锻件，产品综合性能要求高、工艺复杂、多为特殊定制，主要用于制造重大装备的关键和重要部件，如汽轮机主轴和转子、船用锻件和冶金轧辊等。大型锻件制造是重大装备制造的关键技术之一，其质量直接影响到重大装备的整体水平和运行可靠性，是发展电力、船舶、冶金、石化、重型机械和国防等工业的基础，是发展先进装备制造业的前提。最近几年不少材料的锻造技术都有重大的突破，如曹春晓院士率领大型课题组研制成功能耐500摄氏度使用温度的TC11高温钛合金，并创造性地采用高低温交替热变形等新型工艺等，解决了大型钛合金锻造金相组织的不均匀性问题[2]。但大部分的锻造材料还是存在锻后组织不均匀，严重影响材料的力学性能。锻件组织质量的优劣直接影响到许多机械零件的性能和使用寿命，如航空发动机的涡轮盘、涡轮叶片、压气机叶片的炸裂和折断，电站主轴叶轮发生的爆炸事故，汽车发动机和高速柴油机连杆在运行中的折断事故等，都与其锻件的内部组织质量有极密的关系。

因此，生产锻件时，除了必须保证所要求的形状和尺寸外，还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求，其中主要包括：强度指标、塑性指标、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能等，对高温工作的零件，还有高温瞬时拉伸性能、持久性能、抗蠕变性能和热疲劳性能等。而锻件的性能又取决于其组织和结构。不同材料，或同一材料的不同材料不同状态的锻件，其性能不同，归根到底都是由其组织和结构决定的[3]。

1.1 大型锻件的锻造工艺及特点

1.1.1 锻造的一般生产过程介绍

锻造过程是锻件生产的成型过程，热锻时，由于变形能和变形阻力都很小，可以锻造形状复杂的锻件。根据锻件的移动方式，锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。，大型锻件的一般锻造方法为自由锻。锻造设备的模具运动与自由度是不一致的，根据下死点变形限制特点，锻造设备可分为下述四种形式：