20crmnti钢渗碳工艺过程数值模拟-开题报告

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1、毕业论文开题报告题目：20CrMnTi钢渗碳工艺过程数值模拟学生姓名：吕游学号：110601116专业：金属材料工程指导教师：王建冈I」2015年4月15H1・文献综述1.1热处理工艺数值模拟的选题背景改革开放以来我国装备制造业以平均每年17%的速率快速增长，目前我国装备制造业的增加值仅次于美、日、德，已成为制造业大国，但还不是制造业强国⑴。制造加工业中，热处理技术一直具有相当重要的地位。特别是汽车，加工机床，车辆和船舶等领域使用的零部件大多都需要通过热处理技术来提高零部件的机械强度、韧性和耐磨损性等性能。这些都制约着一个国

2、家制造业能力和水平的高低。制造业能力和制造业的技术水平代表着一个国家的综合实力和国际竞争力。如何提高加工制造业屮的节能技术含量和创新力度是摆在我国制造业技术发展面前的一个重大课题。其中，我国热处理(含表面改性)技术的落后是造成这种状况的主要原因之一，与国际先进水平存在巨大差距。所以，提高我国热处理水平现状有着重要意义⑵。而传统上，热处理工艺的制定都是经过大量的实验得到的，这种方法费时费力，消耗了大量的人力、物力，给人么的生产实践带来了很大的不便，制约着我过热处理技术的快速发展。随着计算机技术水平的进步,计算机数据模拟被应用到

3、热处理技术的研究中，给热处理技术的研究和发展带来了新的便利条件，也给人们带来了新的研究方向⑶。1.2热处理工艺数值模拟的发展现状随着社会的发展和科学技术的进步，人们对热处理工艺的要求越来越高。由于计算机模拟技术的独有的有特点和优势，数值模拟也越来越受到人们的青睐。早在1975年,Inoue和Reniecki就提出了考虑了淬火中固体的热、相变和力学行为的相互作用的理论模型，自1985年起，许多更完善的模型和数值模拟方法被提出来以后，一系列热处理专用软件被开发岀来⑷。在这之后，1992年Inoue和Ju与日本CRC公司合作首次开

4、发了热处理的专用软件HEARTS,紧接着欧美等国都重视了对热处理数值模拟软件的开发，先后出现了SYSWELD、GRANTAS>DEFORM・HT、DANTE等泛用或专用软件。这些有关热处理的CAE(computerandengineering)^：件和数值模拟技术被应用到淬火、高频淬火、渗碳、调质和锻造热处理等工艺中，取得了较好的效果。随着锻造和机械加工精度的不断提高，作为几乎是保证机械零部件性能的最终工艺■热处理工艺来说，如何减少热处理屮畸变的不均匀性，最大限度地降低热处理后的加工量(如磨削量)，对确保零部件的强度和降低加

5、工成本都具有重大意义。为此，IMS组织于2003年组织欧盟、日木、韩国和加拿大的一些大学、企业以及研究机构成立了国际性共同研究课题组(VHT,virtualheattreatmentsystem),针对热处理变形控制为主题开展了国际合作研究，其重点是以试验验证为基础，开发具有新功能、高精度的数值模拟软件，具有数据挖掘功能的材料数据库、热处理知识库和热处理工艺优化分析系统和虚拟系统。近年来,国内的许多科研工作者将计算机数值模拟技术应用到淬火过程的模拟，从而得到淬火后硬度的分布，提高了淬透性的预测精度。例如林继辉等人基于COSM

6、AP热处理数值模拟软件，建立了描述钢在淬火过程的传热数学模型，将钢的热物性参数、淬火介质的综合换热系数以及相变潜热导入模型，计算出了40Cr钢的端淬过程温度场分布，进而分析了端淬过程屮试样的组织场和硬度分布，并且和试验所测得的硬度曲线进行对比，其结果表明此模型可以用于40Cr钢的端淬过程的数值模拟；还有孙剑亭等人用DEFORM有限元软件结合试验，研究了不同介质的综合换热系数，进而将其导入模型对40Cr钢水淬试样的冷却曲线、残余应力和淬火后硬度分布进行研究。这些都对实际生产具有很好的知道作用。这些端淬曲线的计算方法都是结合端淬

7、试验的结果进行处理，而没有考虑到实际的热处理加热和冷却过程，在基于各种有限元模拟软件的上，对于温度场、应力和变形的模拟技术已经相当成熟。这些模拟过程一般都是通过模拟淬火过程的温度场，再由转变动力学得到组织场，最后得到硬度的变化，而没有把过冷奥氏体连续转变曲线考虑在内，没有结合热处理中相变的实际过程，计算结果中总会忽略一些因素，因而结果中总会出现一些误差。同时也没有把奥氏体化工艺和冷却速度的影响融入到淬透性的研究屮。进入21世纪以来，热处理的研究得到了深化，热处理计算机模拟在实际生产中得到愈来愈多的应用，并有热处理模拟的专用软

8、件推向市场。随着计算机模拟技术的飞速发展，很多研究者利用模拟手段对单一热处理过程进行研究分析，一些热处理模拟软件如HEARTS、COSMAP等得到了较好的发展，并取得了较好的效果S计算机模拟技术正在变得越来越成熟，在实验研究和实际牛产应用更加广泛，为热处理技术的进步和发展带来了极大的便利，