伴随着重型机械行业的形成和发展,大型锻件应运而生,并在人们日常生产中,占据了越来越重要的地位。大型锻件的质量,不单单影响整个设施的质量,还是一个民族重型机械行业综合水平的集中体现,而热处理作为大型锻件极为重要的环节,对大型锻件的最终质量,产生了直接且关键的作用。因此,研究大型锻件热处理过程中内部温度场的分布情况,揭示其内部不同区域内微观组织的演变和分布规律,从而制定合理的生产工艺,更加完美的发挥原料的各项性能,获得符合实际生产要求的工件,就变得非常迫切。本文以典型尺寸的低压转子30Cr2Ni4MoV钢作为研究对象。主要进行的研究和获得的结论:(1)利用电阻加热炉以一定的升温速度,将小试样分别加热到设定温度,然后进行保温(0.5h、1h、2h、4h、7h、10h、15h、20h)到达设定时间后快速取出水冷至室温。计算分析试验数据得:其它条件都一致只有保温时间为单一变量时,该材料奥氏体晶粒随时间的递增呈近似抛物线式变大;它条件都一致只有保温温度为单一变量时,该材料随温度的上升呈指数变大;在加热过程中保温温度对奥氏体晶粒尺寸的影响要大于保温时间,起主导作用;建立了在等温条件和非等温条件下的奥氏体晶粒长大模型。(2)运用DEFORM-HT模块以典型尺寸类型的30Cr2Ni4MoV低压转子为对象研究其升温过程中内部产生的温度场和热应力,获得了加热过程中典型尺寸类型低压转子截面几个关键位置处的实际升温曲线及热应力曲线,得出了加热速度和保温时间与温差和热应力之间的关系。模拟结论:阶梯式加热可以有效的抑制大型转子表心温差的持续扩大,但很难完全消除;转子表心温差造成的热应力远远小于工件允许的变形及断裂应力,对转子质量影响很小。(3)将通过DEFORM软件模拟获得的典型尺寸类型的30Cr2Ni4MoV低压转子钢内部温度场数据经过origin软件处理,获得了转子从表层到心部不同区域的实际温度变化曲线;根据变化曲线进行不同区域的小试样试验,获得了转子内部不同区域的微观组织及其分布规律为:转子两端棱边区域内奥氏体晶粒平均尺寸要大于转子其它部分一级左右;转子表层到心部的不同区域内奥氏体晶粒平均尺寸相差很小,均在4级至5级范围内。以上结果表明:缓慢的阶梯式加热,虽然对消除转子表心温差作用不大,但对大型转子整体奥氏体晶粒的均匀化有显著作用。