1045钢淬火时温度场的数值模拟

基于实验测定的1045钢淬火冷却曲线,应用有限差分原理和非线性估计法对非线性导热方程的逆问题进行了求解,给出了一种求解钢淬火时非线性表面换热系数的方法;应用数学转换方法计算了1045钢在连续冷却时奥氏体、珠光体、贝氏体和马氏体的体积百分数.应用有限元分析软件ANSYS计算了1045钢淬火时具有相变和非线性表面换热系数的温度场.研究表明,钢淬火时的温度场、导热与换热是非线性的,温度场的计算结果和实验结果比较吻合.     

车轮液淬过程的三维热场模拟

采用 ANSYS 软件,对圆柱形试样的淬火过程进行有限元模拟,并将模拟结果与实际测得的冷却曲线进行对比.对比分析显示二者吻合,证明利用ANSYS进行淬火过程温度场模拟是可信的.对45号钢车轮件的水冷淬火、水油双液淬火过程的三维温度场进行模拟.模拟分析发现,45号钢车轮淬件尺寸较大,自身冷却速率较慢.采用水油双液淬火,由水淬转为油淬时,马氏体的转变受到较大影响, 有可能导致淬不足的现象.     

淬火冷却过程中瞬态温度分布及组织分布的数学模拟

本文应用微机，对大型铸锻件在淬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理的处理；提出了预测淬 火过程中组织分布的方法。利用ＩＢＭ－ＰＣ机对４０Ｃｒ钢圆柱体和４２ＣｒＭｏ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．     

淬冷过程瞬态温度场有限元分析及淬硬层深度预测

本文以传热学为理论基础，结合固态相变动力学理论，利用有限无法对淬冷过程温度场进行了计算分析并预测了淬硬层深度。文中考虑了表面换热系数、导热系数、比热、密度等物理参量与温度间的非线性关系，并考虑了相变潜热的影响。计算结果和实测值吻合程度表明，本文所提出的计算方法是可行的。     

中厚板辊式淬火机淬火过程的温度场分析

通过建立中厚板辊式淬火机淬火过程的热传导控制方程,分析了热交换系数、淬火方式对中厚钢板淬火过程中温度场的影响.分析表明,淬火过程中,一定厚度的钢板,换热系数在一定范围内增大时,对流换热边界条件对钢板表面及内部温度变化影响效果显著;中厚板辊式淬火机淬火过程的特点在于,钢板首先通过冷却强度很大的高压淬火区冷却,使板材内部保持很大的温度梯度,从而保证板材获得较大的冷却速度;在较低冷却强度的低压淬火区完成淬火过程,板材内部温度梯度减小,可降低板材内部热应力.     

用有限体积法(FVM)求解高压气体淬火时的热密度

基于湍流的数学模型,用FVM软件FLUENT计算了高压气体淬火过程金属表面的热流密度。计算中考虑了物性参数随温度和压强的变化,以及金属表面辐射随温度变化对换热的影响。计算表明金属的各表面由于对流情况的不同而有不同的换热系数,气压对气淬金属换热有较大的影响。     

转炉汽雾冷却喷嘴限制射流强化换热特性

构建专用试验设备,测定了转炉炉体汽雾冷却喷嘴在工作状态下的对流换热系数,得到适用于该型喷嘴在转炉炉体汽雾冷却条件下换热系数的经验公式.综合考虑雾化水射流流场特性、壁面热状态和几何条件等因素,研究了炉体汽雾冷却换热特性及其换热机制.结果表明:雾化水射流的冷却效能取决于能否在热壁表面形成连续的液膜,在工程实际中可通过调整多喷嘴配置来实现炉壳表面连续而基本均匀的液膜,以提高冷却功效;在炉体雾化水射流强化换热过程中,存在最佳射流中心面与热壁间距,在此距离附近的整体传热强化效果最佳;对于现有汽雾冷却系统,当炉壳与托圈内壁间隙为140 mm(即射流中心面与热壁距离为83.5 mm)时,其整体传热强化能力最强.     

淬火介质对稀土低合金铸钢组织及性能的影响

对稀土低合金铸钢材料采用水淬存在开裂、油淬存在成本高等问题,通过实验研制了一种介于水和油之间且性能稳定、配制简单、价格低廉的淬火介质。结果表明,对稀土低合金铸钢材料,用聚乙烯醇溶液为淬火介质,得到了板条马氏体＋针状马氏体＋残余奥氏体,材料的平均硬度为55.7HRC,耐磨性最好,可以代替淬火油。该介质安全实用,生产成本低,使试件耐磨性良好。     

交通用铝型材挤压在线淬火过程的数值模拟和实验验证

建立某复杂截面铝型材挤压在线淬火实际生产过程的有限元模型,采用反求的界面换热系数作为界面换热参数,模拟计算型材挤压在线风淬过程。研究结果表明:在合金淬火敏感温度区间内,模拟温度与实测温度平均相对误差约为8.5%,证实了模型的可靠性;复杂截面铝型材各部位厚度差别较大,整体冷却不均匀,容易产生较大的热应力,增大型材产生变形等缺陷的风险。     

基于改进集中热容法的Mg-Gd-Y-Zr-Ag变形镁合金表面换热系数求解方法

表面换热系数作为淬火数值模拟过程的重要边界条件,其求解精度直接影响温度场、热应力场的演变规律。实验通过设计矩形淬火探头并进行单面水浴淬火,根据热电偶记录的温降数据,采用改进的集中热容法对Mg-Gd-Y-Zr-Ag变形镁合金进行表面换热系数的求解。研究结果表明：表面换热系数呈现先增大后减小的趋势且水浴淬火过程存在蒸汽膜沸腾阶段、二次形核阶段以及对流换热阶段3个阶段,在第27秒时表面换热系数达到峰值2 496.31 W/(m2·℃),此时淬火面温度为211℃。用此方法计算得到的随温度变化的换热系数以列表的形式代入Abaqus有限元模型的相互作用模块,同一深度处仿真温度与实测温度最大相对误差为15%,平均相对误差仅为6%;采用K-S双样本分布检验对仿真与实验的温度曲线进行分布检验,在合适的显著性水平下4个样本的统计量均不在拒绝域内,验证了改进的集中热容法用来求解水浴淬火过程中表面换热系数的正确性。     

特厚钢板射流淬火过程厚向冷速实验研究

利用特厚钢板射流淬火试验装置,研究了15~35℃水温、1.0~3.0 m/min辊速对特厚钢板厚向冷速的影响,分析钢板在不同温降区间内的厚向温降、温度梯度和冷速影响因素.利用导热微分方程,采用反传热法计算钢板淬火温度场和冷速.结果表明:采用射流冲击淬火方式时,160 mm钢板心部冷速大于1.2℃/s;水温和辊速除影响钢板表面平均传热系数和换热形式外,还通过改变厚向温度梯度分布影响厚向冷速;水温或辊速升高,钢板厚向冷速降低,降低幅度与冷却强度、淬火时间以及钢板内部导热特性有关.     

热轧带钢轧后高强度冷却过程的换热系数分析

为了研究基于层流冷却(加强型冷却)和采用有压射流冷却水进行冷却(超快冷)这两种技术方案下冷却强度的差异,采用数值计算方法得到了不同水流密度和冷却方式下带钢表面换热系数,并进行对比分析.结果表明:在水流密度相同时,超快冷的换热系数显著高于加强型冷却;在加强型冷却方式下随着水流密度的提高,带钢表面换热系数也随之升高,当达到一定值后,再次提高水流密度,换热系数会随之降低,但在超快冷方式下,换热系数并未出现明显的下降趋势.     

冷却方式对特厚钢板淬火温度均匀性的影响

对特厚钢板采用水槽浸入淬火和超快冷连续淬火两种方式,对比分析持续冷却和间歇冷却对特厚钢板心部、近表面冷速以及厚向温度均匀性的影响规律,阐述特厚钢板淬火特有的心部导热和表面换热特征,建立优化的淬火工艺规程.结果表明,相比于持续连续式淬火,间歇连续式淬火能够在保持特厚钢板心部冷速不降低的前提下,显著减缓钢板表面冷速,提高了厚向温度均匀性.当水冷/空冷时间比为14左右时,优化效果最为明显.     

厚规格钢板在ACO中极限冷却速度研究

通过数值模拟方法对钢板冷却过程温度变化进行研究,分析冷却速度随换热系数的变化规律.结果表明,随着表面换热系数增大,冷却速度呈S形,逐渐达到一稳定值.随着换热系数的增大,当冷却结束时,钢板表面温度接近于冷却水温度,冷却速度达到极限值.极限冷却速度远大于加速冷却和超快速冷却的冷却速度.极限冷却速度随钢板厚度的增大、开冷温度...     

热轧带钢超快速冷却过程的换热分析

采用有限差分数值计算方法,确定了热轧带钢实现超快速冷却的综合对流换热系数范围,对于厚度为3~4 mm的带钢,实现300~400℃/s超快速冷却速率所需的带钢表面对流换热范围约为(4~8)kW/(m2.K).分析了水冷过程中带钢表面的局部换热机理,认为冷却系统实现超快速冷却的关键在于扩大带钢表面射流冲击换热区的面积.温度场的计算分析表明,与层流冷却相比,超快速冷却条件下厚度方向的温度梯度显著增大,有必要在超快速冷却技术的实际应用中考虑厚度方向温度梯度的影响.     

工业喷嘴雾化冷却特性测试方法

基于非稳态导热原理,设计并开发了一套喷嘴喷雾冷却特性测试实验装置。将Q215钢种试样加热并恒定表面温度,然后通过对表面进行喷雾强制冷却,连续采集并保存冷却过程中试件不同测点的温度变化。通过Matlab与VC6.0接口编程,离线拟合密度、比热容及导热系数等热物性参数与温度拟合方程以及不同测点温度与时间的拟合方程。结合测试的拟合方程,对非稳态导热方程进行离散处理间接测量表面的传热系数,进而评价喷嘴冷却特性。通过系列现场测试实验,测试喷雾冷却过程中表面温度,水流密度及喷水压力等条件下表面的传热系数,实验结果真实反映了喷雾冷却条件下喷嘴的冷却特性,并表明该方法可行,能实现喷嘴冷却特性测试及喷嘴性能评价。     

太阳能1.x级溴化锂吸收式制冷循环性能分析

介绍了一种适合于太阳能和其他低温热源利用的新型1.x级溴化锂吸收式制冷循环.通过编制计算机程序模拟计算表明:循环热力系数和面积单耗都随循环中间压力升高而增大,且达到一定数值时循环将不能继续;冷却水先进入冷凝器的串联流程优于并联流程;随着热水或冷媒水温度的降低或冷却水温度的升高,溴冷机循环系统的热力系数、面积单耗等经济性指标都变差,但在现有太阳能集热器能提供的热水温度范围内,1.x级循环的性能指标明显高于两级循环.     

干熄炉焦炭床层局部和平均换热系数

根据干熄炉内焦炭床层换热的特点,建立了固定床干熄炉传热模拟实验装置,针对焦炭粒度、冷却气体流量等关键参数进行了实验研究. 为有效处理实验数据,重新定义、推导了平均换热系数的计算公式,得到了干熄炉冷却段平均换热系数及其相关准则数关系,并利用导热反问题原理得到了焦炭床层的局部换热系数. 研究结果表明,局部换热系数和平均换热系数的变化规律相似,冷却气体流量增加有利于提高换热系数;换热系数对焦炭粒度较敏感,焦炭粒度变小时,换热系数增加.