计算机在热处理领域中的应用

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1、《热加工工艺》2001年第3期综述53计算机在热处理领域中的应用廖海洪,梁敏洁(华北工学院材料工程系,山西太原030051)摘要:本文根据国内外有关文献提供的研究结果,总结了计算机在热处理领域的应用研究现状和成果,并提出了进一步研究方向。关键词:计算机应用;热处理;仿真中图分类号:TG151文献标识码:A文章编号:1001-3814(2001)03-0053-02ApplicationofComputerintheProcessofHeatTreatmentLIAOHai-hong,LIANGMing-jie(Departme

2、ntofMaterialEngineering,NorthChinaInstituteofTechnology)Abstract:Basedontheresultsfrommanyreferences,theadvanceofapplicationofcomputerinprocessofheattreatmenthasbeenreviewed.Meanwhile,thedirectionforfurtherresearchinghasbeenpointedout.Keywords:computerapplication;he

3、attreatment;simulation
(1)用上述端淬距离Ex定义为“尺寸D”和“淬火烈度H”1引言的函数,通过回归分析得出有效端淬距离Ex的经验方程:ab热处理工艺是充分挖掘材料潜力,使其满足各种零件性能Ex=D/(k×H)要求的有效手段。尽管热处理工艺的应用具有悠久的历史,但式中的a、b为指数,k为系数,其数值对于工件的不同部位,如其实际效果至今仍不能令人满意,主要表现在:
生产效率低,轴的表面、3/4半径、1/2半径和中心处是不同的,所以Ex的表成本高;
废品率高,经济效益差。由于零件在热处理过程中其达式是分别拟

4、合的。可根据具体生产条件按上式确定Ex值。内部发生十分复杂的物理和化学现象,所以长期以来没有找出(2)假设钢的硬化程度S=Y/Ymax,其中Y为淬火后实际硬有效的办法解决这些问题。度,Ymax为钢材最大可能的硬度,S值的大小无疑与马氏体量有随着计算机技术的发展和应用,为解决这些问题提供了条关。S值的选取与零件的服役条件有关,承受静载荷时S<件,特别是进入廿世纪90年代以来,计算机在热处理领域中的0.72,承受中等动载荷时0.72

5、,并结合我们的一些工作经验,介绍计算机在热处理领域应用。(3)根据零件受载条件,选取S值后,根据零件要求的硬度和前面的S值,便可确定Ymax,在各钢材的端淬曲线(淬透性2计算机可使选材和工艺设计优化带)上,求得端淬距离为Ex的上限硬度Yupper和下限硬度Ylower,[1,2]随后求出Supper和Slower,并初步选择钢种。为一个零件选材时,传统的方法(即试探法)是:根据经(4)确定S值在Supper～Slower之间的位置以便筛选最合理、验初步选择一些候选钢种,结合零件尺寸逐一查阅这些钢的实最经济的钢种,定义X=(S-

6、Slower)/(Supper-Slower),据此计算可际淬透性和端淬曲线来验证该钢是否满足零件的性能要求,这以判定要求的S值在Supper～Slower之间的位置:X<0.33,S值在样反复筛选直到找出一种钢种,能够使得零件内关键点所对应的端淬距离的性能(硬度)落在该钢的淬透性带内,则该钢即为其下部1/3区,0.33

7、,降低了工作效率。尽管如此选除优化选材外,用计算机对工艺参数的优化设计[4～5]对于出的钢材还不能令人满意,这主要是上述所用的淬透性和端淬曲线都是在一定的淬火条件(一定淬火烈度)下获得[1,2],因此提高质量、节约能源也有较大的指导意义,若把选材和工艺设计合为一体则更符合实际的需要。就此选出的钢材只是在上述淬火条件下比较合适。而当有淬火介质温度变化和搅拌等外界条件作用下,淬火介质的淬火烈度3淬火过程数值模拟会有很大的变化,如油在适当搅拌和剧烈搅拌的情况下,其淬火烈度相差一倍以上[1～3]。在目前淬火条件日益改善的条件下,3.1

8、数值模拟方法淬火过程的数值模拟包括:
淬火过程中温度场的数值计用传统方法选择的钢材往往偏于“保守”,这无疑增加了产品的算,在温度场的计算比较准确以后进行下列的计算和预测;
成本。但把各种钢材在所有淬火条件(淬火烈度变化)的淬透性零件内瞬时应力和应变的计算,淬火后工件内残余应力