王葛
,
王莉莉
,
高静娜
,
朱国善
,
杜雄飞
,
李强
钢铁
doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140323
采用有限元数值模拟技术，建立了30CrMo钢大直径厚壁压力气瓶在淬火过程中内部温度场、组织相变场和应力应变场相互耦合的数学模型，给出了气瓶在槽内浸水与内表面径向间歇喷雾外表面连续喷水2种淬火工艺下的温度、组织及应力的分布与演化规律。数值模拟研究结果表明，在槽内浸水淬火冷却过程中，气瓶瓶体内外表面温度差异较大，存在较大温度梯度，气瓶在淬火过程中的应力峰值较大，容易引起气瓶发生较大变形，且瓶体不能完全淬透，马氏体转变量较少；气瓶内表面径向间歇喷雾外表面连续喷水淬火工艺可使气瓶的内外表面冷却强度更加合理，进而降低其内外表面的温度梯度，减小其淬火应力峰值，消除其淬火变形，改善其组织分布，从而保证瓶体组织和硬度的均匀性。
关键词:
数值模拟
,
淬火
,
30CrMo钢
,
压力气瓶
王葛
,
朱国善
,
高静娜
,
王莉莉
,
杜雄飞
,
李强
材料热处理学报
对4130X钢大直径厚壁压力气瓶采用内外表面喷水淬火冷却工艺方案,并借助计算流体力学软件Fluent,对气瓶在喷水淬火冷却过程中内腔流场和瓶身温度场进行耦合计算;通过设计正交试验,分析了喷孔直径、轴向间距、周向排布和入口流速4个影响因素对气瓶内壁淬火冷却均匀性和气瓶内腔压强分布的影响,给出了这4个影响因素对正交试验指标影响的主次顺序,并确定了这4个影响因素的优组合;依据这四个影响因素的优组合,建立了气瓶的数值模拟计算模型,分析了气瓶在喷水淬火冷却过程中内表面换热特性、内腔气雾流动特性和内腔压强分布特性.该淬火工艺方案能保证气瓶淬透,并改善淬火质量,研究结果能够用来指导4130X钢大直径厚壁压力气瓶的淬火工艺制定.
关键词:
压力气瓶
,
淬火
,
数值模拟
,
喷水冷却
,
射流沸腾
王葛
,
杜雄飞
,
高静娜
,
崔明倜
,
李强
材料热处理学报
为了提高大直径厚壁压力气瓶30CrMo钢的综合力学性能,对其最终热处理过程设计了3种内外表面同步间歇喷雾淬火工艺,即淬火-回火(Q-T)工艺、淬火-碳分配(Q-P)工艺和淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺.并利用数值模拟、物理模拟和相关实验对大直径厚壁压力气瓶的3种最终热处理工艺进行研究,分别给出了气瓶在传统Q-T工艺与新型Q-P(-T)工艺下其内部特征节点的温度、组织及应力的演化规律.研究结果表明,经Q-P-T工艺处理后的大直径厚壁压力气瓶不仅可以降低其瓶身的内外温差和残余应力,而且可以显著改善其内部组织均匀性,提高其残留奥氏体含量,从而改善其瓶身塑性与韧性,提高其综合力学性能.
关键词:
压力气瓶
,
热处理
,
Q-P工艺
,
Q-P(-T)工艺
