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．     

42CrMo钢泵筒内壁激光相变硬化组织模拟

采用有限元软件SYSWELD建立三维模型,考虑相变潜热及材料热物理性能随温度的变化,将温度场和相变模型进行耦合,对泵筒内壁激光相变硬化组织转变过程及硬度分布进行数值模拟。结果表明:激光相变硬化是一个快速加热和冷却的过程;在加热过程中激光照射区域组织转变为奥氏体,而在冷却过程中奥氏体发生马氏体转变;激光相变硬化处理后,完全淬火区主要以马氏体为主,其最大体积分数可达90%左右。相变区硬度提高约2倍,最大可达540.6 HV0.2;相变区的组织及硬度模拟结果与试验结果吻合较好。     

减振器活塞杆高频感应淬火的有限元分析

通过理论分析建立了活塞杆高频感应淬火的计算模型，并用有限元法进行了电磁场、热场与残余应力场的耦合计算．由于活塞杆表面淬火采用的是移动式高频感应淬火，计算模型中采用了移动坐标系来处理热场的分布；残余应力场的求解考虑了相变组织的体积效应，通过弹塑性场本构方程来求解．对感应淬火处理的活塞杆进行了沿深度方向的显微硬度试验和残余应力测试，温度与残余应力的计算结果与测试结果相吻合．     

U71Mn钢重轨轨头淬火应力场的计算机模拟

采用有限元法研究了重轨轨头在淬火过程中的应力场分布.在模拟计算过程中利用等效热容法处理相变潜热对温度场的影响,利用等效线膨胀系数法处理相变引起的组织应力,并考虑了材料非线性参数对温度场的影响.结果表明,温度模拟结果与实测结果相吻合,同时喷风淬火能产生较小的残余热应力,从而避免了钢轨的变形和开裂.     

石油钻杆焊缝气雾淬火过程温度场的数值计算

石油钻杆的接头与杆体摩擦焊接后要进行淬火热处理,多采用气雾为冷却介质提高焊缝区的冲击韧性,根据钻杆焊缝局部气雾淬火的特点,选取合理的数学模型,用有限元方法计算了淬火过程中温度场的变化规格,计算中对相变焓进行了等效热容法处理,在生产现场对钻杆焊缝进行喷雾淬火,处理的结果符合实际生产需要。     

连续YAG激光相变硬化三维瞬态温度场数值模拟

采用差分法对连续YAG激光相变硬化三维瞬态温度场进行数值模拟。分析了激光相变硬化过程工件的传热学行为，考虑了工件有限尺寸、激光热流旋加、工件材料热物性参数的温度依赖关系，工件表面辐射及空气对流造成的热损失以及材料固态相变等多方面特点。利用能量平衡法，推导了非均匀空间网格的有限差分方程，用Fortran语言编写了温度场的计算程序。分别计算了一系列工艺参数下42CrMo、60^#碳钢激光相变硬化处理过程的三维瞬态温度场，并预测了激光相变硬化区的半宽度与深度。对42CrMo、60^#碳钢进行激光相变硬化实验，实测了它们在各种工艺参数下处理后相变硬化区的半宽度与深度。计算结果与实验符合较好。     

宽带激光处理铸铁组织与强韧性的研究

采用宽光束ＣＯ２ 激光,对灰铸铁进行相变硬化和熔凝强化处理,分析了两种工艺条件下铸铁组织强韧化机理．结果表明,相变硬化马氏体形态主要为针状,组织内存在微细孪晶结构;熔凝形成的莱氏体组织内弥散分布着未熔Ｆｅ３Ｃ及新生相Ｆｅ７Ｃ３ ．声发射试验表明,灰铸铁经相变硬化处理,其强韧性稍优于熔凝处理的结果．结合激光形成的温度场特点,对试验结果进行了讨论．研究方法包括透射电子显微镜、Ｘ射线衍射、声发射试验等．     

激光熔化处理提高42CrMo钢缺口疲劳强度的研究

研究了淬火＋中温回火和淬火＋高温回火及其激光表面熔化处理的４２ＣｒＭｏ钢的显微组织和旋转弯曲疲劳强度．结果表明，４２ＣｒＭｏ钢经淬火＋中温回火和淬火＋高温回火后分别获得回火托氏体和回火索氏体．再经激光熔化处理后，表层为熔凝层，其组织为树枝（Ｍ＋Ａ′）＋树枝间（Ｍ＋Ａ′＋Ｍ３Ｃ），Ａ′的体积百分数为１９．６％；次表层为固态相变层，其组织为Ｍ＋Ａ′，在近熔凝层处Ａ′的体积百分数高达３５．４％．淬火＋中温回火４２ＣｒＭｏ钢的疲劳强度σ－１、σ－１ｎ均高于淬火＋高温回火４２ＣｒＭｏ钢．对缺口进行激光熔化处理可以提高σ－１ｎ和降低缺口敏感度ｑ，疲劳裂纹源移至次表面     

减振器连杆高频感应淬火工艺的温度场有限元模拟

对不同感应淬火工艺处理的连杆进行了其表层显微硬度测试．应用有限元分析软件AN—SYS／Thermal对高频感应淬火工艺过程中的温度场进行了模拟．模拟分3个部分：感应加热部分、冷却液强制对流喷射淬火部分和空冷部分．分析结果表明，连杆的淬硬层深度与速功比(连杆移动速度与感应输出功率的比值)成线性关系．通过有限元分析计算，证明感应淬火处理连杆表层温度沿深度方向的分布与其硬度分布是一致的，并且速功比相同的连杆淬火温度场一致．模拟结果得到了连杆淬火横截面内各层温度随时间的变化曲线，对制定合理的感应淬火工艺具有重要的作用．     

基于二维温度场理论的激光淬火工艺参数研究

基于激光淬火的二维温度场理论,通过对温度场分布公式的拟合简化,出激光淬火硬层理论宽度及深度计算公式,讨论了产生最大硬层深度和宽度的条件。从理论上说明了激光淬火工艺参数对淬硬层深度和宽度的影响。在对QT800－2进行了激光淬火实验中,淬火硬化层实测宽度和深度的实验值与理论计算值之间的误差大约为10％,得到了令人满意的结果。     

Ni3Ta合金的微观组织结构和相变特性

采用光学显微镜、背散射电子图像、X射线衍射、电子探针、差示扫描量热法和透射电子显微镜研究了Ni2Ta合金的微观组织结构和相变特性.结果表明:Ni2Ta合金在经过1 200 C保温4h的热处理后,主要由大量Ni2Ta相和少量Ni2Ta析出相组成,其中Ni2Ta相有单斜和四方两种结构.单斜Ni2Ta相为典型的细小板条状马氏体形状,其板条宽度为0.1～0.3μm,且存在以(001)晶面为孪品面的典型孪品结构.Ni3Ta合金在升温和降温过程中存在单斜Ni2Ta相和四方Ni3Ta相的可逆相变,相变开始温度分别约为310和245℃.另外,在升温过程中还存在单斜Ni3Ta相向正交Ni3Ta相的转变,其相变开始温度约为310℃,但降温过程中并不存在由正交Ni3Ta相到单斜Ni3Ta相的逆转变.     

激光加热三维瞬态温度场显示

建立激光加热三维温度场计算模型,绘制空间温度分布色温图,重点研究高斯分布的激光束移动速度、功率密度、光斑尺寸对空间温度场分布形态的影响;模拟显示激光热处理相变硬化带形状,分析相奕化深度和宽度,结果表明温度场色温图可以直观地分析硬化状态,而且光束移动速度、功率密度和光斑尺寸不同,色温图的形态也不同。     

变温下NiTi合金相变热力学特征

将试验测定的NiTi合金热容值用于计算不同电流值加热（不同的加热速度）的NiTi合金丝温度的变化历程,由于相变潜热的存在,当加热电流适当大时,会使升温工线产生拐点而形成台阶,实验发现加热速度的快民对合金相变所需要的时间影响很大,使用调制式差式扫描量热量研究了以不同速度加热或冷却合金时合金各相相变温度的变化情况,随着加热速度的增大,相变温度偏离平衡温度的趋势增大,经过数值处理之后,发现合金相变所需要的时间随加热或冷却速度的增大而呈指数关系递减。     

激光加热时的温度场与相变过程研究

本文对低温回火态GCr15轴承钢的激光束加热奥氏体化过程进行了研究.根据传热学原理,建立了激光束加热时的温度场和相变过程计算的数学模型,采用有限差分法进行计算,借助于Gauss-Seidle迭代法,在CDC计算机上进行运算、求解,得出了平板试样硬化层中的温度分布、奥氏体体积率、马氏体体积率与激光加热的工艺参量——激光束尺寸、功率密度与扫描速度间的关系曲线,为优选激光相变硬化工艺提供了初步理论依据.     

激光诱导炽光技术测试过程的数值模拟

建立了激光诱导炽光技术测试过程的数学模型,对激光加热过程中碳烟粒子的粒径和温度的变化进行计算,并基于模型重点考察了入射激光波长、入射激光能量密度及初始粒径对碳烟粒子加热过程的影响.结果表明,入射激光波长选择532 nm是比较好的选择,激光能量密度对激光诱导炽光技术的测试过程的影响很大,可以利用温度衰减速率推断碳烟粒子的初始粒径;该数学模型的建立及数值模拟表明运用激光诱导炽光技术可以推断碳烟初始粒径.     

模具钢激光熔覆的温度场数值计算研究

使用有限元分析软件ANSYS对激光熔覆的表面温度场进行模拟与分析。使用参数化设计语言APDL实现对移动栽荷的加载及ANSYS生死单元方法模拟粉末逐步熔覆的过程。结果表明,激光熔覆是典型的急冷急热加工过程,热影响区成后拖的偏椭圆状图形且面积随时间进行逐渐增大,熔池中心温度随着激光功率的增加而升高,随激光扫描速度的增加而下降。但下降幅度不大。     

冷轧低碳钢快速加热过程中的相变规律

以两种不同成分冷轧低碳钢为研究对象,利用Gleeble-3800热/力模拟实验机,研究了冷轧低碳钢在快速加热条件下,加热速度、化学成分对加热过程中相变规律的影响及连续加热过程中奥氏体晶粒尺寸的演变.研究结果表明,随着加热速度的增加(5~500℃/s),实验钢相变点的升高趋势先快后慢,100℃/s为转折点.在连续加热过程中存在奥氏体晶粒异常长大的温度转折点,为1 050℃;在850~950℃范围内,奥氏体平均晶粒尺寸均小于5μm;添加微合金元素有利于细化奥氏体晶粒.研究结果为利用快速加热、短时保温的方法获得冷轧超细晶钢提供了参考依据.     

Kinetics of bainite-to-austenite transformation during continuous reheating in low carbon microalloyed steel

A dilatometer was used to study the kinetics of bainite-to-austenite transformation in low carbon microalloyed steel with the initial microstructure of bainite during the continuous reheating process. The bainite-to-austenite transformation was observed to take place in two steps at low heating rate. The first step is the dissolution of bainite, and the second one is the remaining bainite-to-austenite transformation controlled by a dissolution process. The calculation result of the kinetics of austenite formation shows that the two steps occur by diffusion at low heating rate. However, at high heating rate the bainite-to-austenite transformation occurs in a single step, and the process is mainly dominated by shear. The growth rate of austenite reaches the maximum at about 835℃ at different heating rates and the growth rate of austenite as a function of temperature increases with the increase in heating rate.     

双相CuZnAl合金的超弹性行为

稳定地控制铜基形状记忆合金的相变温度是该合金得以推广应用的关键．由于铜基形状记忆合金的相变温度对成分特别敏感，相变温度难控制．通过两相区淬火可以较大幅度地调整相变温度，通过不同温度下的拉伸试验考察了两相区淬火试样的超弹性及影响因素。