82· 工程科学学报，第38卷，第1期 (d) ) 2m 20μ用 50m 图7应变0.92及应变速率1s1下热模拟试样不同温度的品粒形貌.(a)700℃：(b)800℃：(c)900℃：(d)1000℃：(e)1100℃：(0 1200℃ Fig.7 Grain morphologies of hot simulating samples at a strain of0.92 and a strain rate of1s1:(a）700℃：(b)800℃：(c）900℃：(d)1000 ℃：(e)1100℃：(01200℃ 良好，组织均匀细小，再结晶程度高：温度低于1000℃ 温度/℃ 的区域，加工的变形抗力大，功率耗散效率较低：温度 118950 在1200℃时，加工性能好，再结晶程度高，但晶粒尺寸 1136.70 较大.因此CrCo-Mo-Ni钢的热加工工艺应该为热 883.88 变形温度1000~1100℃，应变速率0.1~1s 631.06 2.4锻造过程有限元模拟 378.24 P 如前所述，在锻造过程中，锻件不同区域的变形温 125.42 度和应变速率变化很大.利用热加工图基于应变速率 和变形温度定位模式判断形变组织演化的方法很难直 接应用于复杂的锻造过程.为了利用热加工图研究锻 造过程的加工工艺和组织演变情况，需要确定锻件不 图8数据点P1~P%的分布示意图 同时间，不同部位的温度和应变速率分布情况.为此， Fig.8 Chosen points p ~Po in the forging 使用有限元方法对模锻过程锻件的物理场进行模拟. 2.4.1初锻温度对模锻的影响 1000 P P 根据热加工图，选择不同初锻温度(950、1000、 800 P 1040、1100和1140℃)对齿轮锻件的物理场进行了研 Ps 究.所选数据点P1~P的分布如图8所示 600 图9为1040℃初锻温度下，各点温度随锻造时间 的变化情况.可以看出，随着锻造的进行各点温度呈 0 有规律的下降，同一时刻位于中心区域的P2点温度最 200 高，位于边部区域的P6点温度最低，故选择P2和P6这 0 200 400600 8001000 两个有代表性的点进行研究.分析不同初锻温度对两 时间s 区域温度场和应变速率场的影响，模拟结果如图10 图91040℃初锻温度下各点温度随锻造时间的变化 所示. Fig.9 Relationship between temperature and time of points at a be- 图10(a)和(b)是锻造过程初锻温度对P2和P6点 ginning forging temperature of 1040 C 温度场的影响，图10(c)和(d)是对应变速率场的影 响.图中横坐标表示模锻时间，包括锻造期和空冷期， 从图10(a)和(b)看出，同一时刻P2点的温度随 0~80s为锻造期. 初锻温度的升高而升高，且温度在锻造期都是先上升工程科学学报，第 38 卷，第 1 期 图 7 应变 0. 92 及应变速率 1 s － 1下热模拟试样不同温度的晶粒形貌. ( a) 700 ℃ ; ( b) 800 ℃ ; ( c) 900 ℃ ; ( d) 1000 ℃ ; ( e) 1100 ℃ ; ( f) 1200 ℃ Fig． 7 Grain morphologies of hot simulating samples at a strain of 0. 92 and a strain rate of 1 s － 1 : ( a) 700 ℃ ; ( b) 800 ℃ ; ( c) 900 ℃ ; ( d) 1000 ℃ ; ( e) 1100 ℃ ; ( f) 1200 ℃ 良好，组织均匀细小，再结晶程度高; 温度低于 1000 ℃ 的区域，加工的变形抗力大，功率耗散效率较低; 温度 在 1200 ℃时，加工性能好，再结晶程度高，但晶粒尺寸 较大． 因此 Cr--Co--Mo--Ni 钢的热加工工艺应该为热 变形温度 1000 ～ 1100 ℃，应变速率 0. 1 ～ 1 s － 1 ． 2. 4 锻造过程有限元模拟 如前所述，在锻造过程中，锻件不同区域的变形温 度和应变速率变化很大． 利用热加工图基于应变速率 和变形温度定位模式判断形变组织演化的方法很难直 接应用于复杂的锻造过程． 为了利用热加工图研究锻 造过程的加工工艺和组织演变情况，需要确定锻件不 同时间，不同部位的温度和应变速率分布情况． 为此， 使用有限元方法对模锻过程锻件的物理场进行模拟． 2. 4. 1 初锻温度对模锻的影响 根据热 加 工 图，选 择 不 同 初 锻 温 度( 950、1000、 1040、1100 和 1140 ℃ ) 对齿轮锻件的物理场进行了研 究． 所选数据点 p1 ～ p6的分布如图 8 所示． 图 9 为 1040 ℃ 初锻温度下，各点温度随锻造时间 的变化情况． 可以看出，随着锻造的进行各点温度呈 有规律的下降，同一时刻位于中心区域的 p2点温度最 高，位于边部区域的 p6点温度最低，故选择 p2和 p6这 两个有代表性的点进行研究． 分析不同初锻温度对两 区域温度场和应变速率场的影响，模拟结果如图 10 所示． 图 10( a) 和( b) 是锻造过程初锻温度对 p2和 p6点 温度场的影响，图 10( c) 和( d) 是对应变速率场的影 响． 图中横坐标表示模锻时间，包括锻造期和空冷期， 0 ～ 80 s 为锻造期． 图 8 数据点 p1 ～ p6的分布示意图 Fig． 8 Chosen points p1 ～ p6 in the forging 图 9 1040 ℃初锻温度下各点温度随锻造时间的变化 Fig． 9 Ｒelationship between temperature and time of points at a be￾ginning forging temperature of 1040 ℃ 从图 10( a) 和( b) 看出，同一时刻 p2点的温度随 初锻温度的升高而升高，且温度在锻造期都是先上升 · 28 ·