GH4169合金淬火残余应力的中子衍射及有限元分析

刘昭¹，孙光爱¹，王虹¹，秦海龙²，杨祖坤¹，毕中南²

1. 中国工程物理研究院核物理与化学研究所2. 钢铁研究总院高温材料研究所

摘 要：淬火工艺是工件制作过程中不可或缺的环节,而温度梯度又会导致残余应力的产生,因此准确表征GH4169工件内部残余应力及探索建立有效的有限元模拟分析对了解和改善其性能具有重要意义。利用中子衍射的手段研究了GH4169合金淬火残余应力分布,并对淬火过程的温度场和应力场进行有限元数值模拟分析。结果表明:淬火后工件中心的残余应力状态为3向拉应力,约为400MPa;工件近表层形成单向或双向压应力状态,约-300^-400MPa。将有限元计算得到的试样中心和表面处的残余应力和应变与中子衍射测试结果进行对比,结果表明二者应力分布规律较为一致。结合中子衍射和有限元模拟的结果,较为合理地阐述了快速冷却过程中残余应力的形成机制。

关键词：中子衍射;GH4169;淬火残余应力;有限元模拟仿真;