热处理过程数值模拟综述

《热处理过程数值模拟综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、～综述～热处理过程数值模拟综述1211赵洪壮,许红,刘相华,王国栋(1轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学),沈阳1100042鞍钢党校管理教研部,鞍山114000)摘要:总结了热处理过程数值模拟的研究方法和成果,对模拟基本原理进行了扼要介绍,涉及温度场、组织场、应力场的计算。介绍了国内外发展概况和应用情况,并指出难点问题和发展方向。关键词:热处理;数值模拟;温度场;应力场;相变中图分类号:TG151文献标识码:A文章编号:1008—1690(2004)01—0006—06NumericalSimu

2、lationofHeatTreatmentProcess1211ZHAOHong-zhuang,XUHong,LIUXiang-hua,WANGGuo-dong(1.TheStateKeyLaboratoryofRollingTechniqueandAutomaticalContinuousRolling,NortheasternUniversity,Shenyang1100042.DepartmentofManagement&Teaching-Research,Ansteel′sPartySchool,A

3、nshan114000)Abstract:Methodanditsachievementintheresearchofnumericalsimulationofheattreatmentprocessweresummarized.Basicprincipalsofthesimulation,includingcountingoftemperaturefield,microstructurefieldandstressfield,werebrieflyintroduced.Developmentandappl

4、icationofthenumericalsimulationathomeandabroadwereintroduced.Meanwhile,difficultyanddevelopmentdirectionofthenumericalsimulationwereindicated.Keywords:heattreating;numericalsimulation;temperaturefield;stressfield;phasetransformation热处理作为材料加工过程的后部工序,对零件1热处理

5、数值模拟的研究内容和方法的性能和质量起着重要的作用。但由于热处理过程1.1含相变的耦合过程中,零件的内部温度分布不均匀,组织转变不均而产热处理过程如淬火和回火等都包含相变。例生残余应力会造成零件的不均匀变形,降低零件的如,加热时,珠光体或铁素体转变成奥氏体;冷却时,抗弯曲、扭转强度和疲劳强度,增加断裂敏感性。在奥氏体转变成珠光体或马氏体。零件内部温度和应同样的选材条件下,如果选择好的热处理工艺,就能力/应变的分布也随加热或冷却过程产生和重新分够产生合理的应力分布,减小不均匀变形,延长使用布。温度、组织和应力

6、/应变三者相互作用(如图1[6]寿命。因此,合理制定工艺对热处理来说至关重要。所示),称作“金属—热—力学耦合”。整个耦合数值模拟的目的是揭示热处理过程中零件内部系统包括如下一些相互作用。的瞬态温度场、组织变化、内应力或渗层浓度变化1)热应力:在热处理过程中,零件中由于加热或冷却等,进而指导生产实践。热处理过程中零件内部温不均匀产生了温度梯度,由此产生热膨胀和热应度的变化引起相变,而相变潜热反过来影响零件温力。度场;温度变化和相变也同时导致零件内部应力场。2)塑性功生成热:一般热处理过程中,塑性变形所产因此

7、热处理过程的模拟必须采用温度———相变———生的热量很少,可以忽略不计。[1～5]应力/应变三者耦合的算法。3)相变:温度是影响相变开始和进程的主要因素。收稿日期:2003-016-06作者简介:赵洪壮,男,1966年5月生,辽宁省辽阳人,博士研究生,主要从事金属热处理的数值模拟研究。—6—《热处理》2004年第19卷第1期4)相变潜热:相变过程产生的热量影响温度场。出。在非扩散型相变中,新相的成长不是通过扩散,5)相变应力和相变塑性:相变会造成零件的体积膨而是通过切变和转动而进行的。马氏体转变就属于胀或收

8、缩。当这种体积膨胀不均匀时,产生的应力非扩散型的相变。过渡型相变是介于上述两种转变和应变,叫做相变应力和应变。之间的一种相变。贝氏体转变就属于这种类型。相6)应力诱导相变:相变行为也受工件内存在的应力/变时铁素体晶格改组是按切变机构进行的,接近马应变的影响。例如,在拉应力作用下珠光体相变时氏体转变,而相变过程中还伴着原子的扩散。间减少。又如在外力作用下,即使材料在高于马氏对于扩散型相变,JMAK方程是最常用的动力