多种常用钢在不同淬火介质中换热系数的测算

发布时间：2017-06-22 12:13

  本文关键词：多种常用钢在不同淬火介质中换热系数的测算，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 淬火介质的换热系被普遍认为是一个能够客观、直接地评价淬火介质冷却能力的参数，在计算机数值模拟的研究中，尤其是在对在瞬态温度场、组织场、热应力场的模拟计算中，换热系数又是一个必不可少的边界条件。换热系数的精确性能够直接影响到数值模拟的计算结果，此外，对工件淬火后性能预测的可靠性也同样有赖于淬火介质换热系数的准确性，，所以对常用钢在不同淬火介质中换热系数的计算具有重要的实际意义。 本论文借助八种常用钢(42CrMo钢、GCr15钢、T8钢、20CrMnT钢i、65Mn钢、20CrMo钢、45钢和20钢)在淬火冷却实验中得到的冷却曲线，通过反传热方法计算得到了常用钢在不同淬火介质中的表面综合换热系数。论文在反传热计算过程中应用了有限差分方程和非线性估算法，并且考虑到相变潜热对瞬态温度场的影响，还借助等温转变曲线、Scheil叠加原理和等温转变动力学原理建立了连续冷却组织转变模型，耦合了相变过程对温度场的影响。 为了验证计算得到的常用钢在不同淬火介质中淬火冷却换热系数的准确性，本文利用大型有限元软件MSC．Marc作为模拟平台，建立了淬火过程二维非线性有限元模型，模拟淬火过程中的瞬态温度场，在模拟过程中以多种常用钢在不同淬火介质中的非线性表面综合换热系数为边界条件，同时耦合了相变过程的影响。最后本文对常用钢在不同淬火介质中冷却的瞬态温度场的模拟值和实验值进行了比较，结果表明：冷却过程二维瞬态温度场的模拟值与实验值吻合得较好，从而证明了计算得到的表面综合换热系数的合理性。
【关键词】：淬火介质 换热系数 反传热法 冷却曲线 非线性估算法
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG161
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-19
• 1.1 前言8-9
• 1.2 淬火介质的传热过程及常用淬火介质的种类9-10
• 1.2.1 淬火介质的传热过程9
• 1.2.2 常用淬火介质的分类9-10
• 1.3 淬火介质冷却特性的评定方法10-11
• 1.4 淬火过程的表面综合换热系数11-17
• 1.4.1 表面换热系数的概念11-12
• 1.4.2 研究计算淬火过程表面综合换热系数的意义12
• 1.4.3 表面综合换热系数的研究现状12-14
• 1.4.4 计算淬火时表面换热系数的方法14-16
• 1.4.5 表面换热系数研究中存在的问题和展望16-17
• 1.5 MSC.Marc软件简介17
• 1.6 本论文的主要工作17-19
• 2 基本理论19-39
• 2.1 传热学基本理论19-25
• 2.1.1 热传导基本定律19-20
• 2.1.2 热传导过程的定解问题和定解条件20-21
• 2.1.3 淬火冷却过程的初始条件21-22
• 2.1.4 淬火冷却过程的边界条件22-23
• 2.1.5 淬火冷却过程的热物性参数的选择23
• 2.1.6 淬火冷却过程的潜热处理23-24
• 2.1.7 热传导逆问题的相关概念24-25
• 2.2 淬火过程的固态相变理论25-32
• 2.2.1 淬火过程的相变原因及相变类型25
• 2.2.2 相变动力学25-27
• 2.2.3 Scheil叠加原理(孕育期叠加原理)的推导27-32
• 2.3 淬火过程非线性热传导问题的数值解法32-35
• 2.3.1 有限差分方法求解非线性热传导问题32-35
• 2.3.2 有限单元法求解非线性热传导问题35
• 2.4 非线性估算法35-39
• 3 淬火实验及计算建模39-53
• 3.1 常用钢探头的淬火冷却实验39-42
• 3.1.1 实验设备39-41
• 3.1.2 实验方案41-42
• 3.1.3 实验过程42
• 3.2 模型与算法42-53
• 3.2.1 温度场模型42-47
• 3.2.2 组织场模型的建立47-50
• 3.2.3 非线性估算法求解淬火过程温度场模型50-53
• 4 计算结果与讨论53-71
• 4.1 表面换热系数的计算结果53-61
• 4.2 表面综合换热系数计算结果分析61-71
• 5 计算结果的验证71-76
• 5.1 建模与网格划分71
• 5.3 MSC.Marc分析计算淬火温度场的结果71-75
• 5.4 有限差分法一维温度场结果75-76
• 6 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 工作展望77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况82-83
• 致谢83-84

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 董述峰;赵刚;叶传龙;鲍思前;张春林;刘小平;李俊弘;刘建兵;;ABAQUS软件对70钢丝铅浴淬火过程的模拟[J];金属热处理;2011年05期

2 温柳;刘露露;高萌;潘学著;王迎新;陈彬;王孟君;;6061铝合金淬火冷却过程中的表面换热系数[J];金属热处理;2011年10期

3 曹欣;孙志超;杨合;;基于DEFORM反传热模型表面换热系数的确定[J];塑性工程学报;2013年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘海江;30CrMnMo无缝钢管淬火过程温度场、应力场数值模拟[D];内蒙古科技大学;2010年

2 张程菘;大型复杂构件热加工过程尺寸变化与组织演变数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 郭艳;多元平行流式冷凝器炉中钎焊工艺研究[D];重庆大学;2011年

4 杨兆禹;含碳化物奥铁体球墨铸铁磨球新型热处理工艺及磨球失效机理研究[D];河北工业大学;2011年

5 巩再艳;轴类高频淬火机床设计及其关键技术研究[D];辽宁工业大学;2012年

6 屈海端;重轨轨端淬火温度场和组织场的数值模拟研究[D];武汉科技大学;2009年

7 郑泽花;钢淬火换热系数计算及温度与微观组织模拟[D];大连理工大学;2010年

8 谷磊;履带板在连续热处理生产线中的变形控制研究[D];机械科学研究总院;2012年

9 折启耀;分段冷却对棒材组织和性能影响的研究[D];西安建筑科技大学;2012年

10 郭明清;中厚板辊式淬火过程温度场及应力场数值模拟[D];内蒙古科技大学;2012年

  本文关键词：多种常用钢在不同淬火介质中换热系数的测算，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：471803