淬火冷却过程中瞬态温度分布及组织分布数学模拟

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1、第卷第期大连理工大学学报,之年月入淬火冷却过程中瞬态温度分布及组织分布的数学模拟高守义高颖赵志国高辜柯友咪唐恩才大连理工大学包头材料研究所摘要本文厄用微机,对大型铸似件在竿火冷却过程中的温度分布、相变行为及组织分布进行了模拟和计算。在模拟方法中,考虑了大工件热处理的特点,对计算所用的热交换系数、热传导系数、比热和相变潜热等物性值做了更合哩的处理提出了预测淬火过程中组织分布的方法。利用一机对钢圆柱体和。钢圆筒件进行了淬火冷却过程中温度分布及组织分布的模拟计算,计算的结果与实验的结果符合得较好关键词淬火冷却

2、大型铸件锻件连续相变温度分布数学模拟金相组织分布马氏体层深,利用微机对大型铸锻件在淬火冷却过程中的温度分布及组织分布进行准确的数学模拟,。不仅是计算淬火过程中工件内应力分布的基础还为实现有目的地控制冷却过程提供了依据·’。,卜,此项工作受到国内外很多学者的重视并做了大量的试验研究工作但是他们的工作只,。是在某一方面比较深入计算结果与实验结果尚有较大的出入本文应用文〔〕的转换方,、法将钢的等温转变动力学转换成连续冷却转变动力学对相变行为相变量和相变产物进、、行了分析研究还对影响温度分布的相变潜热导热系数比

3、热和热交换系数等物性值做了。,,合理地处理在上述基础上根据传热学原理等对工件在淬火冷却过程中的瞬态温度和组。一。织分布进行了模拟和计算在机上完成了钢圆柱件和钢圆筒件。的模拟计算工作数学模型及模拟方法计算温度场的数学模型。,木文利用有限差分法计算温度场对圆柱及圆筒形工件可以看成是由图所示的,。,,单元休的集合如图所示构造差分网格时使网格的节点恰好为单元休的中心。本文于工年月日收到©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allright

4、sreserved.http://www.cnki.net大连理工大学学报卷。节点的温度是单元体的平均温度吸七丈之卜、、、之卜七知二竺二李一、、,、、恤、、夕、、,,、叭‘、,一叫、、、岌,,么尸尹竺一军才个只单元体工件内单元体的划分图轴对称件内单元体的划分,对圆柱及圆筒形工件内部的温度变化服从下式’寿口““丝翌艺月万二下‘十不二】寸—‘‘之‘—口—口—,,,··‘,·,式中为温度℃为时间壳为导热系数为比热“,,,为相变潜热为密度,,即训,假设淬火过程中工件在圆周方向上的冷却能力相等同时把相变潜热,的影

5、响另外考虑则式可写成“,“、,二一气二一二厂十十二不,“‘才—口——,边界单元符合诺曼边界条件可表示为,。。、一二万一一一二一气一口刀尺,·“·,,,式中为对流换热系数℃是淬火介质的温度℃是工件温度。℃,是外法线方向,,初始时刻,。,尝,,,,。,,在一。时刻的温度℃是淬火时的工件温度℃式中是单元体,,式化成差分方程则得到圆形工件在轴对称冷却时的温度场计算公将式对圆柱体工件侧边界单元···一,十厂‘了票,一,·、·再,跳二跳犷一君料一·一·十’十厂六,一月,十厂只,一了君,一©1994-2010Chin

6、aAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net期高守义等淬火冷却过程中瞬态温度分布及组织分布的数学模拟上边界单元,了一了一·厂·,,,汁一‘一卜一·厂·二卜贵‘厂‘只户诀了尹,夕一只一·,‘·‘,·了十厂一了决子厂’只一犷式一‘丁贝了儿’’·’,’了’、长一刃儿了只月一一、·’’··’’,日厂,一,十厂一一内部一般单元’,·,,一’’‘‘,,一,。,,一一拟协十厂仔十抖十抖么一执。一么“,壁一

7、么“,对圆筒形工件令内径厚。则有内边界单元一一’,兀·。·’’·’,‘一了,,,尝式厂一十一厂欢一只十」’一一·’,,十厂士,一一票厂巴一了级一外边界单元’··,一··了十、一了,卜一,十了仁了汽’汽厂长汽一·厂,‘·’,’一’,,少一了,夕一了‘,一沉票一上边界单元’’‘,·’一··’··‘一了了十厂二‘一,卜厂‘,一了了‘￡儿“户,￡￡,十厂项分丰劝·,、了·,,,一了一,十厂一犷了州坛岁育二￡一分内部一般单元乳‘经厂·’,,夕于一,十长护’叽一一凌找夕一于·“、·。·,‘式中厂一么。么二厂一△△乙

8、及长冬分别为么及夕十△,,,。时刻单元体的温度℃是单元体所在的列及行的序号模拟方法模拟方法主要包括根据钢的等温冷却转变曲线曲线转换为连续冷却转变动力学的数学模拟各热物性值的处理相变潜热的处理淬火组织的判断温度场的计算及。计算结果的数学处理连续冷却转变动力学的数学模拟,必须了解为了准确的模拟淬火过程中工件的温度分布与组织分布淬火过程中的相变行,。为准确的知道工件各单元发生相变的时间和温度在实际的冷却过程中不仅工件各单元体©1994-2010C