空心圆柱体GCr15钢淬火过程的计算机模拟

用有限元法研究了GCr1 5钢圆柱体在油淬过程中的温度、组织及应力变化。在实测了淬火油换热系数的基础上 ,对轴对称空心圆柱体淬火时的温度场和组织场进行了模拟。同时运用热弹塑性理论 ,对圆柱体内外表面点及中心点应力的演化过程进行了模拟。模拟结果表明 :圆柱体内表面的冷速小于外表面。在淬火初期 ,由于热应力的作用使工件表面受拉而心部受压 ,在发生应力反向前 ,发生了组织转变 ,并使表面应力迅速转向 ,在应力达到最低点后又逐渐回升 ,最后表面形成了拉应力。心部的应力变化正好相反 ,最终形成了组织应力型的内应力分布。     

相变对22CrMo钢淬火应力影响的数值模拟

利用有限元法和热弹塑性理论,结合马氏体相变动力学方程,对22CrMo钢圆柱体试样在淬火过程中的温度场、组织场和应力场进行数值模拟分析,重点模拟分析了试样表面和心部在淬火过程中应力的变化及马氏体相变对淬火应力的影响。模拟发现,相变对淬火应力影响比较明显。在一定条件下,在油中淬火,组织应力对淬火应力分布的影响要远大于热应力的影响,最终试样的淬火残余应力将以表层为拉应力而心部为压应力的组织应力形式存在。通过对残余应力的测量结果表明,计算结果与实测值相吻合。     

轴类锻件热处理过程数值模拟及实验验证

本文利用热处理数值模拟软件Deform-3D对42Cr Mo+Ni轴类锻件的淬火过程进行了数值模拟,模拟了其温度场、组织转变、应力场的变化,并进行了实验验证,模拟结果与实验结果基本吻合。结果表明:淬火过程中,温度从表面到心部逐渐降低,表面温度下降得最快,心部下降得最慢,最后都降至室温;水冷的温差高于油冷;表面最先开始马氏体转变,心部最晚开始马氏体转变;从表面到心部马氏体含量逐渐减少,贝氏体含量逐渐增多;油冷冷却速度比水冷慢,形成马氏体的时间比水冷慢;在热应力和组织应力的共同作用下,无论水淬还是油淬,淬火初期表面为拉应力,中期为压应力,末期又变为拉应力,最后趋于平缓;心部应力的变化趋势与表面完全相反。从边缘位置到中心的硬度逐渐降低且在同一位置水淬的硬度要高于油淬的。     

40Cr球销热处理数值模拟及实验验证

本文利用Deform-3d软件对40Cr球销的淬火过程进行了数值模拟,预测40Cr球销在淬火过程中的温度场、相变、应力场等的变化情况,并进行了实验验证,实验结果与模拟结果相吻合。结果表明:淬火过程中,表面先到达马氏体转变点,心部最晚开始马氏体转变,球销基本淬透;在热应力和组织应力的综合作用下,淬火初期表面为拉应力,中期表现为压应力,淬火末期又转变为拉应力,心部应力的变化与表面正好相反。     

利用热处理的方法延长模具寿命——防止线切割加工后模具变形和开裂的措施

<正> (1)淬火残余应力 在对工具钢淬火时,由于内外表面的温度差而造成的热应力以及淬硬后,材料内部组织为体积较大的马氏体而产生了相变应力。在上述两种应力作用下,而形成的淬火应力残留于钢材的内部。图1为淬火应力的发生情况。(a)对于壁厚不太大的零件在淬火时,由于心部都淬透了,在表面呈现了拉应力,心部为压应力。(c)壁厚较大时,心部没有淬上火,故也有很大的淬火应力。表面为压应力。如果进行回火的话,这个淬火残余应力就会减少以至完全消除。如     

S34MnV锻造曲轴调质处理数值模拟研究

曲轴是柴油发动机的核心部件之一,通常需要经过调质热处理后才能投入使用。采用有限元模拟软件Deform-3D对S34MnV锻造曲轴进行调质过程的热处理模拟,对比了不同淬火方式及回火冷却方式对热处理后曲轴组织及应力的影响,得到了曲轴调质处理的优化工艺。模拟结果表明,采用水油双介质淬火时曲拐淬火应力较小,经淬火后,92%的马氏体分布在曲拐的表面,21%的马氏体、62%的贝氏体和17%的铁素体分布在曲拐的心部,组织分布符合使用性能的要求;高温回火后采用空冷的方式冷却,回火后表面残余应力为44 MPa、心部为21 MPa,较小的残余应力能降低变形倾向使曲轴具有良好的使用性能。     

5CrNiMo钢挤压模具淬火过程的数值模拟

借助ABAQUS有限元分析软件对几何形状复杂的5CrNiMo钢挤压模具淬火过程的温度场及热应力场进行数值模拟.计算综合考虑了非线性的材料热物性参数、力学性能参数、表面换热系数及相变潜热的影响.研究表明,淬火初期,工件表面与心部仅存在较小的温差,随淬火时间的延长,该温差不断增大,淬火约5s时,该温差达到最大值,此时表面温度虽已降低到192℃,但心部温度仍高达780℃,此后该温差不断减小,淬火约460s时,工件表面和心部温度趋于与介质相同的温度(20℃);淬火过程的热应力变化在工件内外表现为不同的特点,对于表面和心部节点,其主要表现为:表面先呈拉应力后呈压应力,心部先呈压应力后呈拉应力.     

Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金厚板淬火过程数值模拟

采用Simufact有限元分析软件,对4000 mm×720 mm×285 mm尺寸的Al-Zn-Mg-Cu新型高强铝合金厚板淬火过程进行了模拟分析。结果表明,淬火过程中厚板表面和心部存在很大的温度梯度,同时各部分温降速率不断变化,淬火26 s时表面平均温降速率由10.43℃/s急降至小于0.01℃/s,而心部温降速率则是缓慢减小。厚板残余应力,淬火初期表现为外拉内压,淬火后期则为外压内拉。淬火后,厚板表面最大残余压应力分量约为-175 MPa,心部最大残余拉应力分量约为199 MPa。     

TC21钛合金锻件淬火过程温度场及热应力场数值模拟

通过利用ANSYS有限元分析软件对TC21钛合金锻件淬火过程进行数值模拟,获得TC21钛合金锻件淬火不同时刻温度场分布及热应力场分布,以及锻件上所选节点温度、热应力随淬火时间的变化关系,并观察从锻件心部至边部的组织变化,研究冷却速率对组织变化的影响规律。结果表明,当淬火3600 s时,锻件表面已冷却至室温,而心部仍然保持较高温度;从锻件心部至表面冷却速度逐渐增加,并且越靠近表面,组织越细小。 淬火开始阶段,锻件各点热应力迅速升至最大值,随着淬火时间延长,锻件表面及心部热应力均逐渐减小,至淬火结束时,锻件最大残余应力仅为77 MPa。     

淬火介质对42CrMo钢棒淬火组织及硬度影响的数值模拟及试验验证

基于有限元计算分析了直径为ø40 mm的42CrMo钢圆棒试样分别使用淬火油和PAG水基液淬火后试样不同位置的组织、硬度以及淬火过程中的温度变化,采用硬度检测和显微组织分析对模拟结果进行了验证。结果表明,当使用淬火油淬火时,试样表面由奥氏体向马氏体和贝氏体转变,心部由奥氏体向贝氏体转变;当使用PAG水基液淬火时,试样表层几乎转变成马氏体,心部转变成马氏体和贝氏体;试样经淬火油和PAG水基液淬火后,表面硬度分别为58和55 HRC,均由表面至心部硬度逐渐降低,但使用PAG水基液淬火后试样的心部硬度比用淬火油的高5 HRC,约为50 HRC。     

圆柱体平板镦粗应力场的有限分析

应用刚粘塑性有限元法对圆柱体在四平槐间镦粗对的应力场进行了分析，给出了毛坯在不同初始高径比时的心部应力随压下量的变化曲线。由此得出：在变形过程中，圆柱体心部存在两向拉应力；并且在墩粗过程中，当瞬时高径比约为１．０时，心部中σθ、σγ由拉应力转变为压应力。     

ABAQUS软件对70钢丝铅浴淬火过程的模拟

用ABAQUS软件对70钢丝铅浴等温淬火过程温度场和残余应力场进行了模拟,得到了70钢丝的温度场、显微组织和残余应力的分布.结果显示,70钢丝铅浴淬火残余应力值总体上都不是很大;钢丝在铅浴等温淬火过程中发生了奥氏体-索氏体转变,转变时间与热膨胀法所测得的数据最大误差不超过5%.相变结束后最终的应力状态心部为压应力,表面为拉应力.模拟结果与实际吻合,这将为生产中淬火温度场和残余应力的计算以及淬火工艺的分析提供参考.     

大规格NM450钢板喷水淬火有限元模拟

采用材料科学计算软件Jmatpro计算了NM450耐磨钢在不同温度下的材料性能参数;通过建立60 mm厚NM450钢板的热处理物理模型和数学模型,模拟分析了钢板在喷水冷却过程中的温度场、组织场以及应力场和硬度场的变化规律,并进行了相应的试验验证。结果表明:冷却初期,钢板内外温差较大,表面受到拉应力作用,心部受到压应力作用;随着冷却时间的延长,钢板内外温差逐渐变小,表面向压应力转变,心部向拉应力转变;淬火完成后,表面组织为马氏体、心部为59%贝氏体和40%马氏体,硬度由表面的487 HBW往心部的423 HBW逐渐过渡降低。     

圆柱体平板镦粗应力场的有限元分析

应用刚粘塑性有限元法对圆柱体在两平板间镦粗时的应力场进行了分析 ,给出了毛坯在不同初始高径比时的心部应力随压下量的变化曲线。由此得出 :在变形过程中 ,圆柱体心部存在两向拉应力 ;并且在墩粗过程中 ,当瞬时高径比约为 1 .0时 ,心部σθ、σr 由拉应力转变为压应力。     

淬火工艺对大尺寸厚壁钢管组织及内应力的影响

淬火工艺对大尺寸厚壁钢管淬火过程中组织和残余应力有很大影响。通过数值模拟研究了30Cr2NiMo钢管经过不同工艺淬火后的温度、组织和残余应力的分布情况。结果表明：大尺寸厚壁钢管淬火后内应力主要集中在台阶处，可达600 MPa左右，在传统淬火过程中空冷一段时间，可以在保证组织与常规油淬基本相同的前提下，降低台阶处的内应力，将内应力最大值控制在500 MPa以内，降低了钢管淬火开裂的倾向。根据模拟结果得出本试验条件下30Cr2NiMo钢管优化后的淬火工艺为：油淬420 s+空冷480 s+油淬，淬火后钢管的细管处的组织为马氏体组织，粗管处表面为马氏体+残留奥氏体组织，心部主要为马氏体+贝氏体+残留奥氏体组织。     

Cr5锻钢支承辊最终热处理过程数值模拟

采用有限元数值模拟技术,建立了Cr5锻钢支承辊在最终热处理过程中的三维传热温度场、组织相变场和应力应变场相互耦合的数学模型,给出了Cr5锻钢支承辊在其最终热处理过程中的温度、组织和应力的分布与演化过程,分析了换热系数和回火保温温度等工艺参数对支承辊内部温度、组织和应力的影响。结果表明,在喷雾淬火过程中支承辊产生裂纹或开裂的可能性较小,但喷雾淬火结束后支承辊表层和心部温差较大,应进行回火处理;支承辊进入回火炉初期,其心部应力状态迅速由压应力转变为拉应力并急剧增大到峰值,心部的轴向拉应力可接近其对应节点温度下的抗拉强度,容易产生横向裂纹或开裂;提高回火保温温度能够有效降低心部拉应力,从而降低其发生淬火裂纹或开裂的几率。     

18CrNiMo7-6钢制齿轮渗碳后等温淬火组织及性能

利用JMatPro软件对渗碳后的18CrNiMo7-6钢制齿轮表面Ms点进行模拟计算,基于模拟结果对齿轮进行了180℃等温盐浴淬火处理,研究了等温盐浴淬火处理齿轮的组织和性能,并和普通油浴淬火处理进行了横向对比。结果表明:渗碳齿轮经180℃等温淬火处理,表层获得下贝氏体,少量马氏体以及残留奥氏体的复相组织,并由表及里逐渐过渡至心部的马氏体组织;相比于普通油浴淬火,盐浴淬火所形成的心部存在少量的贝氏体组织能够降低齿轮的裂纹敏感性,提高综合力学性能;等温盐浴淬火齿轮的表面生成了约20%的残留奥氏体,导致齿轮表面硬度较低,但经深冷处理,能够有效控制等温盐浴淬火后齿轮表面的残留奥氏体含量,并且显著提高表面硬度;通过试验齿轮的单齿弯曲疲劳检测,180℃等温盐浴淬火齿轮服役性能显著高于普通油浴淬火齿轮。     

大型锻件水空交替淬火过程的数值模拟

建立了33N iCrMoV14-5钢淬火过程温度-组织-应力耦合的数学模型,用自主有限元软件模拟了淬火过程中锻件温度场、组织场、应力场的演化过程,对不同的淬火工艺进行了比较。模拟结果表明水冷-空冷交替的淬火工艺可改善锻件表面附近的淬火应力状态,同时获得足够的心部冷速。对锻件内部应力场的计算表明水空交替淬火中,相变对应力场变化的影响大于热应力。     

7050铝合金残余应力冷变形消减工艺仿真研究

实测了7050铝合金热物性参数得到了高温应力-应变曲线及淬火过程温度变化曲线,构建了7050铝合金热处理和冷变形工艺仿真模型,分析了7050铝合金试块固溶淬火、冷压过程的应力变化.结果表明:残余应力累积主要产生在固溶淬火阶段,淬火后残余应力为外压内拉状态.随着淬火温度的降低,试块心部拉应力有所提高.单向压缩后,心部的三...     

合金元素Mn、Cr对SWRCH45K钢组织和性能的影响

研究了Mn、Cr含量对SWRCH45K钢组织和性能的影响。试验钢的淬火温度为860 ℃,分别进行油冷和水冷,同时利用模拟软件对淬火后硬度进行模拟计算。试验结果表明,Mn、Cr含量提高导致试验钢的抗拉强度有所增加;油冷试验钢组织均为铁素体+屈氏体,心部组织中铁素体比例略高;水冷试验钢近表面处组织为马氏体+少量的屈氏体,心部组织中屈氏体随Mn、Cr含量增加而减少。油冷试验钢硬度沿直径方向上的变化较小,0.70%Mn-0.04%Cr试验钢硬度在22~24 HRC之间,且明显低于其它试验钢;水冷试验钢近表面处硬度差异较小,心部硬度下降明显。试验结果与模拟结果对比表明,试验钢近表面处硬度值与模拟结果具有较好相符性。