一、延迟淬火提高淬硬层深度效应的计算传热学分析（论文文献综述）
杨建[1]（2021）在《基于冶炼成分调控和超音速风冷强化换热的U75V重轨钢强化研究》文中提出作为我国铁路运输的主型重轨钢,高速、重载运输方式的不断发展对U75V重轨钢的组织性能提出了更高要求。目前,标准规定的U75V重轨钢的成分范围相对较宽,而缩小该成分范围可进一步降低其临界冷却速度,提高钢的淬透性和过冷奥氏体的稳定性。同时,轧后风冷是U75V重轨钢广泛采用的热处理方式,但其冷却速度偏低（仅为2～3℃/s）,对风冷过程进行强化换热可进一步实现珠光体片层间距的细化。因此,本文以U75V重轨钢强化的实际需求为背景,通过理论分析、数值仿真和实验测试相结合的方式,初步探索基于冶炼成分调控和超音速风冷强化换热的U75V重轨钢强化方案,旨在实现其性能的进一步提高。取得的主要研究成果如下:通过研究U75V重轨钢中典型夹杂物的形成与演变规律以及RH真空脱[H]和[N]的工艺条件,建立了Mn S和Al2O3两种典型夹杂物变性处理的精确控制模型以及脱气速率和吹氩量的预测公式。通过研究钢中各平衡析出相的热力学规律,得出了C、Si、Mn和V冶炼成分含量的变化会对U75V重轨钢强化产生重要影响。并从理论上分析了各冶炼成分含量的变化对U75V重轨钢临界冷却速度的影响规律,在此基础上,以获得最小临界冷却速度为目标,初步确定了U75V重轨钢最佳的窄成分调控范围为C0.77～0.79wt%、Si0.50～0.53wt%、Mn1.00～1.05wt%、V0.04～0.06wt%。同时,建立了基于冶炼成分含量的U75V重轨钢临界冷却速度动态预报模型,以实现U75V重轨钢超音速风冷强化效果的最大化。为对超音速风冷强化换热问题进行有效求解,推导了一般曲线坐标系下二维轴对称流体流动与换热控制方程,并基于稳态不可压缩压力基SIMPLEM算法,将密度基求解算法中的AUSM+通量插值格式引入到传统的Rhie-Chow动量插值格式中,通过构造一种光滑的马赫数加权函数来实现两类插值格式的有机结合,进而建立了马赫数加权SIMPLEM算法,该算法可有效求解超音速风冷强化换热这类亚音速占优的复杂全速流动问题。为解决超音速风冷强化换热中的流体域和固体域的整体求解问题,将湍流效应对近壁面流动和换热的影响引入到近壁面点的等效广义扩散系数中,进而将近壁面湍流流动等效为层流化处理,同时根据热流密度连续原则提出了流固共轭换热的整体求解方法,并在此基础上建立了超音速风冷强化换热数值分析模型。系统研究了流场分布特性、温度场和对流换热系数的瞬时分布特性,以及喷风压力、喷风温度和湍流强度对强化换热特性的影响规律。为分析高温氧化行为对超音速风冷强化换热的影响,基于Wagner金属高温氧化理论,在考虑界面温度和氧分压非均布性的情况下,推导了多层高温氧化的离子扩散和膜生长公式,并结合等温区间分割法建立了多层非等温高温氧化动力学模型。同时,为有效解决引入氧化和辐射所导致的整场求解困难问题,本文提出了一种对包含高温氧化、表面辐射和湍流流动的复杂瞬态共轭换热的界面统一处理方法,并建立了考虑非等温高温氧化和表面辐射的超音速风冷强化换热分析模型,分析了超音速风冷过程中的非等温高温氧化行为及其对强化换热特性的影响规律。利用二元高阶多项式构建了引入高温氧化修正系数的超音速风冷强化换热特征数关联式,并基于该关联式详细阐述了不同普朗特数下的换热特征。同时,通过热模拟试验和理论计算,分析了冷却速度对U75V重轨钢组织性能的影响规律,得到了不同冷却速度下U75V重轨钢珠光体显微组织及片层间距的变化规律,并建立了U75V重轨钢珠光体片层间距与过冷度之间的数学模型。与传统风冷工艺相比,采用超音速风冷对U75V重轨钢进行热处理可将相变过冷度增加约1.25倍,可将珠光体片层间距细化约1.71倍,进而有效实现U75V重轨钢的强化,具有较好的技术优势。相关研究成果可为U75V重轨钢的进一步强化提供一定理论支撑。
钟流发[2]（2021）在《汽车变速器二轴输出法兰热处理工艺优化》文中提出调质热处理是指钢件经淬火后进行高温回火的复合工艺,主要作为中碳钢或中碳合金钢的的预备或最终热处理。等温正火是在普通正火工艺上增加等温阶段,具有金相组织更均匀,变形更小的优点。目前主要广泛应用于汽车变速器齿轮、轴的预备热处理或要求不高的最终热处理。45钢具有工艺成熟、价格低等优点,在机械行业应用广泛。但45钢调质热处理有周期长、切削加工性不好、成本高等不足。某汽车零部件企业生产的汽车变速器二轴输出法兰,45钢调质热处理,存在热处理周期长、刀具寿命短、感应淬火内孔变形大等问题,导致生产成本过高。本文拟采用周期更短、成本更低的等温正火工艺代替调质工艺,实现企业提高效率、降低成本的目标,并为类似产品提供参考。首先,阐述了固态金属相变相关理论,并通过JMatPro分析软件得到45钢材料的热处理相变、CCT/TTT等参数要求。分析了瞬态温度场的控制方程以及计算得到第三类边界条件下试棒零维温度场的分析解。而后,通过ANSYS瞬态温度场仿真分析,得到试棒等温正火及调质的热处理工艺仿真曲线,与试棒等温正火分析解进行对比分析,两者最大相差2.63%。同时仿真得到法兰等温正火及调质的热处理工艺模拟曲线,结果表明等温正火比调质工艺可减少38.97%工艺时间。其次,通过实验验证等温正火及调质热处理仿真工艺,进行了硬度、金相组织检验、单向拉伸试验。通过车削、磨削、钻孔实验对比分析热处理对法兰加工表面质量以及刀具寿命的影响。对法兰感应淬火工艺进行对比实验并优化,通过调整感应加热器与法兰之间的间隙,降低了淬硬层深度从而减小法兰内孔的变形。实验结果表明:（1）法兰等温正火后切削表面质量满足要求,而钻头刀具寿命是调质热处理的1.6倍。（2）当感应加热器与法兰之间的间隙由4.00mm增加到5.00mm时,淬硬层深度由2.50mm降低至1.75mm,而内孔变形由0.036mm减小至0.016mm,满足工艺要求。并通过MATLAB拟合得到淬硬层深度的三次多项式,可实现淬硬层深度的预测。最后,对等温正火热处理的法兰成品进行强度分析,对法兰整体强度、内花键压应力、弯曲应力、齿根最大剪切应力及对应的安全系数进行理论分析计算,并根据现有外花键齿根最大切应力计算公式,推导出内花键最大切应力计算公式。基于Archard磨损理论对法兰与油封配合的表面磨损量进行了理论计算,得到各档位下法兰表面磨损量的计算公式。随后对法兰进行了静力学仿真及耐久试验台架试验。结果表明各项应力及安全系数的理论计算值及仿真结果最大偏差7.89%,均满足要求。
张天雄[3]（2021）在《重型汽车变速器斜齿轮高频感应加热过程数值模拟与实验研究》文中提出随着我国汽车工业的突飞猛进,重型汽车逐步向大功率、重型化的方向发展,对于变速器的使用性能需求也越来越高,变速器斜齿轮常处在高温、变载和润滑条件差等恶劣工况下,极易发生损坏而失效。齿轮的质量在很大程度上取决于其热处理工艺,设置合理的热处理工艺参数对提高重型汽车变速器斜齿轮的承载能力、耐磨性以及表面硬度有着至关重要的作用。感应加热淬火技术以其节能高效、清洁无污染、易于实现工业自动化等优点,现已成为齿轮表面硬化工艺的不二之选。本文深入地研究了感应加热过程中涉及到的电磁场和温度场理论,利用有限元软件ANSYS模拟了斜齿轮的变速螺旋式高频感应加热过程,并通过数值模拟与实验相结合的方法,分析了各因素对斜齿轮感应加热质量的影响,涉及的研究工作有:首先,基于感应线圈的设计原则,结合斜齿轮的结构特点,设计用于斜齿轮变速螺旋式高频感应加热的1/4齿宽仿形感应线圈,并对线圈整体结构参数进行优化。根据斜齿轮高频感应加热过程中电磁场与温度场的关系,建立电磁-热-运动耦合分析的三维有限元模型,提出“动态坐标系”法等效斜齿轮的变速螺旋式运动,并基于“动态坐标系”法进行几何建模、网格划分、加载及求解。其次,利用ANSYS有限元软件,编写电磁场、温度场和运动场的APDL语言,实现斜齿轮高频感应加热过程的动态仿真,并详细地分析斜齿轮初始加热位置中间截面和沿齿宽方向上的温度分布特点。利用ANSYS有限元软件,对比分析整体加热法和逐层加热法对斜齿轮加热质量的影响,模拟1/4齿宽仿形感应线圈对斜齿轮的逐层加热过程,总结不同的几何参数、运动参数以及电参数对斜齿轮沿齿宽方向和沿齿廓方向上温度分布的影响规律。最后,利用实验室的感应加热设备以及制作的1/4齿宽仿形感应线圈进行斜齿轮变速螺旋式高频感应加热实验,根据实验过程中使用的工艺参数进行相应的数值模拟,将数值模拟得到的温度数据与实验数据进行对比分析以验证数值模拟的准确性。
卢轩[4]（2021）在《大模数重载齿条感应加热过程仿真分析及实验研究》文中认为齿轮齿条机构作为现代机械设备中最为普遍的传动部件之一,具有传动效率高、结构紧凑、寿命长、工作可靠等特点,被广泛应用于矿山、水利等大型机械设备的升降系统中。长期以来,寿命短、可靠性低以及结构重成为掣肘我国齿轮行业发展的三大问题,感应淬火作为一种采用内热源加热的表面硬化工艺能有效减少工件表面氧化脱碳现象、淬硬层深度易于控制、耗能小,感应淬火工艺在齿轮齿条从软齿面向硬齿面发展的过程中发挥了至关重要的作用。对于大模数重载齿条而言,受限于其本身结构尺寸以及严苛的受载环境,对感应淬火工艺提出了更高的要求,基于以上,本文在研究电磁感应加热原理的基础上,针对大模数重载齿条感应加热过程作了如下研究工作:为改善现有技术下大模数重载齿条感应加热后出现的失效问题,本文提出了一种沿齿廓扫描加热的方法,并设计了适用于该种加工方法的感应器结构。基于ANSYS软件对齿条感应加热过程进行了静态数值模拟,分别从线圈尺寸对齿宽方向温度分布影响、感应加热过程中磁场分布特点、加热深度方向温度分布几方面分析了影响齿条加热后温度分布的内在机理。为了提高对齿条感应加热过程仿真分析的可靠性以及准确性,本文提出一种考虑感应器与齿条相对运动因素在内的“负载迁移循环求解法”,建立了大模数重载齿条电—磁—运动多场耦合模型,实现了对齿条沿齿廓扫描加热过程的动态仿真分析。在此基础上,研究了线圈进给速度对齿条加热后温度分布的影响,并对齿条加热后沿齿廓方向温度均匀性进行了分析。针对横向磁通感应加热方法所存在的缺陷,本文提出了分段布置导磁体的方法优化齿条加热后沿齿宽方向温度分布。针对本文提出的沿齿廓扫描加热的方法,通过搭建齿条感应加热实验平台进行了相关实验。在相同条件下利用“负载迁移循环求解法”进行数值仿真,分别测量和提取实验组与仿真组在相同位置上的温度变化数据进行对比分析,验证了数值模拟结果的准确性,同时,也说明采用“负载迁移循环求解法”对大模数重载齿条沿齿廓扫描加热过程动态仿真分析的可靠性。
彭则[5]（2021）在《42CrMo钢船用曲拐热处理工艺及性能研究》文中认为本文围绕着42CrMo钢船用曲拐热处理工艺的制订,首先探讨了42CrMo钢在不同加热条件下的晶粒长大规律及不同冷却条件下的组织演变。然后进行了末端淬火过程的数值模拟并进行了验证。最后模拟了船用曲拐的温度、晶粒大小、组织以及硬度在热处理过程中的分布规律。为了指导船用曲拐加热工艺的制订,利用DIL-805-ADT动态淬火/膨胀相变仪开展了42CrMo钢在不同加热温度和保温时间条件下的奥氏体化热模拟试验,采用截线法研究了42CrMo钢在不同奥氏体化条件下的奥氏体晶粒尺寸的演变规律。结果表明,42CrMo钢在加热到890～930°C区间时已经完全奥氏体化,保温过程中的晶粒生长属于正常生长,温度的影响较大,保温时间的影响较小,在保温过程中晶粒生长缓慢,晶粒尺寸与时间满足指数关系。通过线性回归得到晶粒长大的Beck模型参数,非线性回归得到Sellars和Anelli模型参数,结果表明在确定42CrMo钢热处理温度时推荐使用Anelli模型预测其奥氏体晶粒尺寸。为了指导船用曲拐冷却工艺的制订,利用DIL-805-ADT动态淬火/膨胀相变仪开展了42CrMo钢的连续冷却转变和等温转变实验,研究了42CrMo钢在不同冷却形式下的组织演变规律,绘制了42CrMo钢的CCT曲线和TTT曲线。连续冷却转变的研究结果表明,当冷却速度为0.1°C/s时,冷却产物为珠光体和铁素体的双相混合组织;当冷却速度为0.2～0.5°C/s时,冷却产物为珠光体、铁素体、贝氏体的三相混合组织;当冷却速度为1～4.3°C/s时,冷却产物为贝氏体和马氏体的双相混合组织,而且随着冷却速度的不断增加,马氏体组织含量也逐渐增多;当冷却速度大于5°C/s时,冷却产物为马氏体组织,因此可以推断42CrMo钢的马氏体转变的临界冷速在4.3～5°C/s之间。等温冷却转变的研究结果表明,当在320～540°C等温转变时,转变产物为贝氏体组织,而且贝氏体组织还存在转变不完全现象;当在560～720°C等温转变时,转变产物为珠光体和铁素体。建立了船用曲拐在热处理数值模拟过程中使用的传热模型、相变模型和硬度模型。然后使用材料性能软件JMat Pro计算了42CrMo钢的密度、比热容、导热系数和平衡状态下的奥氏体分解参数等基本参数。开展了末端淬火过程的数值模拟并验证了其准确性。温度结果表明,试样经过600 s喷淬后,试样顶端的温度为230°C,而试样底端的温度下降到了81°C,试样的上下温差为150°C,而且距离水冷端的位置越远,温度降低越慢。组织结果表明,模拟喷淬600 s后末端淬火试样的显微组织主要为马氏体、贝氏体以及铁素体的混合组织。硬度结果表明,硬度大小分布由组织分布所决定,在试样底端的硬度最大,能达到663 HV,在试样顶端的硬度最小,只有330 HV。末端淬火过程的计算结果与实验结果吻合较好。通过数值模拟技术预测了42CrMo钢船用曲拐在加热过程中的温度以及晶粒度变化,在冷却过程中的温度、组织以及硬度变化。结果表明,在加热过程中采用阶梯加热,曲拐各个位置的温度以及晶粒度大小差别很小。在冷却过程中,曲拐在圆环处的温度降低较快,在圆环处只存在马氏体和贝氏体两种组织;在曲拐臂处的心部温度降低较慢,存在着少量的铁素体组织。计算的曲拐的表面硬度较高能达到672 HV,心部硬度较低只有271 HV。
李冲[6]（2021）在《表面淬火对ADI组织与性能影响及数值模拟的研究》文中研究表明等温淬火球墨铸铁（ADI）是一种具有独特奥铁体微观组织的新型高性能工程材料,代表了铸铁冶金学的新成就,是钢铁材料领域适合制造高端装备关键零部件和轻量化创新极具竞争优势的新型工程材料。本文研究了通过表面淬火的方式,在保证ADI心部高韧性与高塑性的前提下进一步提高其表面硬度与耐磨性。针对牌号为QTD1050-6的ADI感应加热表面淬火过程中的温度、组织、应力的变化进行数值模拟,并对数值模拟结果进行实验验证,为ADI表面淬火工艺提供参考。通过对比ADI感应淬火前后组织与性能的变化,来分析表面淬火对ADI组织与性能的影响。首先基于感应加热表面淬火原理,电磁感应原理与涡流效应,考虑QTD1050-6试样的尺寸,选择了高频感应加热表面淬火。其次,通过麦克斯韦方程组构建了ADI感应加热表面淬火过程中的电磁场数学模型。基于傅里叶方程与能量守恒原则构建了温度场数学模型。通过分析ADI表面淬火过程中,基于表层高碳奥氏体向马氏体的转变过程为扩散性相变,应力变化在热弹塑范围内进行分析,构建了组织场与应力场的数学模型。基于Jmatpro模拟了牌号为QTD1050-6ADI的热物性参数,通过有限元分析软件Deform对牌号为QTD1050-6的ADI试样感应加热表面淬火过程中的电磁场、温度场、组织场、应力场进行耦合数值分析。基于Deform的ADI感应加热表面淬火数值模拟结果表明:在加热过程中,ADI试样升温速度随着离表层的距离的增大而减小,当温度达到801℃时,表层的铁素体开始奥氏体化,经过3秒后完成表层奥氏体化,接着淬火时,表层迅速转变成马氏体;表层的硬度大幅提高,淬火后表面硬度为55.2HRC,淬硬层深度为2.1mm;在模拟升温奥氏体化与淬火过程中,出现两个应力峰值,分别出现在升温与降温速度最快的时间点,第一个峰值出现在1.5s,其应力为424MPa。第二个峰值出现在5s,其应力峰值为309MPa。对QTD1050-6试样进行表面淬火实验,结果表明:表层奥铁体组织淬火后转变成马氏体组织,淬火后试样硬度为55.6HRC,淬硬层深度经过测量为1.9mm;由此可见,数值模拟结果与实验结果吻合。对表面淬火后的试样与未表面淬火的试样进行摩擦磨损实验,其结果为:经过6×1h,试验力200N,转速为60rad/min的摩擦磨损实验后,未经过淬火ADI的磨损量为67.2mg,摩擦系数约0.4;而淬火后的ADI试样,磨损量仅为21.5mg,摩擦系数约0.5;感应加热表面淬火可以大幅提高ADI试样的表面硬度与耐磨性。通过对比表面淬火前后组织的变化,表面淬火前其表层基体组织为奥铁体;表面淬火后,表面基体组织为针状马氏体,表面淬火大幅提高试样表面硬度与耐磨性,淬火后心部仍保留原奥铁体组织,保证了心部的塑性与韧性。
姚三成,江波,刘学华,赵海,宫彦华,邹强[7]（2021）在《高碳钢铁路车轮新型热处理冷却工艺有限元模拟》文中研究指明针对非珠光体层十分突出的高碳钢重载车轮,基于MSC.Marc和Thermal Prophet建立了踏面淬火（CVQ）与复合淬火（CPQ）的有限元数值模型,对比分析了两种冷却方式对车轮热处理温度场及组织性能的影响,并进行了实物验证。结果表明:模拟计算结果与实物验证结果吻合较好。自踏面向下,CVQ车轮的温度梯度、组织梯度及强硬度梯度显着,其踏面近表层的非珠光体层深约15 mm,为马氏体（M）、贝氏体（B）及其混合组织。CPQ工艺能有效控制或基本消除非珠光体层,优化了轮辋全截面显微组织,强硬度梯度合理,并在踏面次表层一定深度范围内形成局部的强硬度极大值区,使该区域的强硬度较CVQ车轮略有提高。
郭琳琳[8]（2020）在《销轴感应淬火的残余应力形成机理及调控技术研究》文中研究说明连接挖掘机动臂与斗杆连接销轴在使用过程中有较高的冲击韧性、疲劳强度和耐磨性等要求。通过表面感应淬火改变销轴材料表面组织结构,并引入残余压应力可以改善和提高销轴的力学性能、产品质量和使用寿命,充分发挥材料潜力。本文以连接挖掘机动臂与斗杆连接销轴为研究对象,以获得合适的淬硬层厚度及残余压应力为目标,对比研究了 SNCM447钢和国产材料45CrNiMoVA钢成分和组织,模拟分析了销轴在温度-组织-应力-电磁场四场耦合下的感应淬火过程,研究了工艺参数对组织转变、温度变化、淬硬层深度和残余应力的影响规律,揭示了残余应力的形成机理,优化工艺参数,达到进一步提高轴承残余压应力,替代进口材料。同时,通过磨削模拟解释了磨削降低残余压应力的原因。本文获得主要研究结果如下:①通过端淬试验并结合材料表征,发现45CrNiMoVA国产材料的淬透性（>100mm）远好于SNCM447材料（～33mm）,有利于提高45CrNiMoVA销轴表面残余压应力。通过对端淬试验的有限元模拟,分别创建并修正了 45CrNiMoVA和SNCM447材料模型。②研究了两种材料淬火过程中工艺参数对淬硬层厚度和残余压应力的影响规律,揭示了应力形成机理。研究发现,残余应力与淬硬层厚度之间呈负相关关系。同时,功率为100KW,频率为1250Hz,淬火速度为1.8mm/s,且在较大的淬火水流量和160℃回火的工艺条件下可以得到较大的残余压应力值以及较为理想的淬硬层厚度。③针对45CrNiMoVA销轴淬火感应并低温回火后残余压应力合格（>800Mpa）而磨削后残余压应力大幅降低的问题,进行了单磨粒磨削模拟。结果表明,在磨削过程中磨削表面形成的高强度热源,导致大量的磨削热传入工件最终导致表面形成残余拉应力,从而大幅降低销轴表面残余压应力。
王中钰[9]（2020）在《42CrMo钢压缩及淬火过程数值模拟与实验研究》文中认为制造水平的不断提升,对复杂精密的机械装备、零件的品质要求也越来越高,而塑性加工技术和热处理技术作为材料成型及改善材料性能的关键手段,在制造加工工业中发挥着关键性作用。材料处理过程中,材料的最终性能受多方面因素的影响,如塑性加工过程中的加载速度、几何形状、摩擦与接触条件,热处理过程中的温度分布、组织分布和应力分布等,如果仅通过试验来摸索设计工艺参数,费时费力,无法满足实际生产需求。现阶段,可以通过计算机进行塑性加工和热处理过程的数值模拟,辅助工艺设计和工艺优化,缩短研发周期,提高产品质量,降低成本。因此,研究如何提高数值模拟的准确性具有十分重要的意义。42CrMo钢含有Cr、Mo等多种合金化元素,具有优良的综合力学性能,既具有较高的强度,又具有较好的塑性,在锻件,特别是大型锻件领域,有广泛的应用。本文采用计算机模拟与实验相结合的方法,构建了 42CrMo钢较准确的本构模型和材料性能数据库,并开展了材料变形和热处理淬火过程的计算机模拟和实验,模拟结果与实验结果吻合较好。通过热压缩实验,测定了 42CrMo钢在不同温度和应变速率下的应力-应变数据,构建了改进的Johnson-Cook本构模型和应变补偿的Arrhenius本构模型,得到了较大应变范围内较准确的42CrMo钢的本构方程。拟合了手册中标准的42CrMo钢的TTT曲线,获得了较准确的TTT曲线数据。此外还构建了包含热导率、比热容、杨氏模量、泊松比、相变潜热、膨胀系数等较完善、准确的42CrMo钢数据库。以构建的数据库为基础,通过DEFORM软件模拟了 42CrMo钢在变形温度为1123 K、应变速率为0.01 s-1条件下的热压缩过程,将模拟结果中压缩后试样的尺寸数据、Top Die载荷-行程曲线以及计算得出的应力-应变曲线分别与相同实验条件下实测结果进行对比。结果显示,载荷-行程曲线和应力-应变曲线在数值大小和变化趋势上与实验结果吻合较好,表明选用的应变补偿的Arrhenius本构模型能够比较准确地描述42CrMo钢的变形行为。通过DEFORM软件模拟了 42CrMo钢在1123 K时的末端淬火过程,结果显示试样末端与水的换热程度剧烈,温度迅速下降,形成大量马氏体组织,随着远离淬火末端,马氏体含量逐渐降低,硬度也随之降低。同时进行了同条件的末端淬火实验,对淬火后试样的轴向硬度分布进行了测量,并观察不同位置组织组成,实验结果与模拟结果基本一致,这表明文中构建的42CrMo钢数值模拟数据库较为准确。可以在此基础上进行不同几何形状、不同变形条件、不同热处理过程的数值模拟,为实际生产过程的模拟与优化打下了良好的基础。
郑金涛[10]（2020）在《机体滚动轴承套圈感应淬火组织模拟与性能调控研究》文中进行了进一步梳理机体滚动轴承是飞机机械设备支承和维持转动的关键基础零部件,轴承的性能直接影响着飞机运行过程中的安全性与可靠性。很大程度上,滚动轴承的性能取决于轴承材料特性,轴承套圈的硬度和残余应力等参数的梯度分布直接影响其服役寿命,且这种分布特性与套圈滚道淬火工艺密切相关。而感应淬火工艺具有加热平稳、效率高、可对工件需要加热的部位选择性加热以及节能、环保等诸多优势,满足轴承套圈淬火要求。但是感应淬火是一个涉及到电磁、传热、相变和应力应变的多物理场耦合的复杂过程,传统的研究方法无法精确高效地评估整个淬火过程,而数值模拟研究方法能够直观反映淬火过程中组织与性能变化。所以为使机体滚动轴承套圈获得良好的物理性能,采用数值模拟方法对其感应淬火组织模拟与性能调控进行研究是十分有必要的。本文以某型号机体滚动轴承（双列调心滚子轴承）套圈为研究对象,通过JMat Pro材料性能模拟软件与实验获得了高氮钢30Cr15Mo1N材料物理模型。并采用DEFORM有限元分析软件,考虑轴承内外圈结构差异,建立了该机体滚动轴承套圈感应淬火过程数值模拟模型。采用分段电流密度的感应淬火方式分析了轴承内圈感应淬火特征。研究结果表明:感应加热电流密度分段设置,可以使与线圈距离不同的内圈滚道表面均匀受热,尖角位置温度会出现突变。电流密度越高加热效率越高,内圈滚道表面与线圈距离较大的位置应适当增大电流密度。淬火后滚道表面残留奥氏体含量约6.97%,马氏体含量约为92.3%,表面硬度约为60.9HRC,滚道淬硬层深度约为2.97mm。深冷处理后残余奥氏体含量降低到1.27%,马氏体含量提高到96.9%,硬度为62.8HRC。残余应力沿内圈中心径向平面对称分布,且次表层残余应力最大,深度约为2mm,值约为190MPa。采用常规的感应淬火方式分析了轴承外圈感应淬火特征。研究结果表明:同为高频电流频率下,外圈滚道淬硬层深度及残余应力随电流频率及电流密度的增加而增大,随线圈转速的增加而降低。二次响应曲面能够很好地拟合外圈感应淬火模拟结果,对于淬硬层深度各因素显着程度依次为电流频率、电流密度、线圈转速,对于残余应力各因素显着程度依次为线圈转速、电流密度、电流频率。最优工艺参数为线圈转速0.049r/min、电流频率246kHz、电流密度6.5×107A/m2。淬火后滚道中心淬硬层深度、密封圈凹槽淬硬层深度和滚道中心次表层残余应力分别为1.609mm、0.595mm和146MPa,滚道表面残余奥氏体含量约为8.53%,马氏体含量约为89.61%,表面硬度约为60.4HRC。深冷处理后,滚道中心淬硬层深度、密封圈凹槽淬硬层深度和滚道中心次表层残余应力分别为1.642mm和0.608mm和120MPa,滚道表面残余奥氏体含量约为1.43%,马氏体含量约为95.91%,表面硬度约为62.5HRC。根据数值模拟所采用的工艺参数对轴承套圈进行感应淬火试验,将试验后轴承套圈性能与模拟结果进行对比分析。研究结果表明:模拟结果与试验结果误差在13%以内,证明本文研究成果的可靠性与正确性良好。本文针对机体滚动轴承套圈感应淬火过程,采用不同的淬火方式分别对轴承内外圈进行感应淬火数值模拟,并通过试验验证了模拟结果的正确性。感应淬火电流密度分段设置适用于小型复杂零件的表面淬火,仿形淬火适用于较规则零件的表面淬火,针对不同几何形状的零件,使用不同的淬火方式能够得到均匀的淬火组织。本文的研究对该型号机体滚动轴承套圈感应淬火工艺的制定具有一定的指导意义。
二、延迟淬火提高淬硬层深度效应的计算传热学分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、延迟淬火提高淬硬层深度效应的计算传热学分析（论文提纲范文）
（1）基于冶炼成分调控和超音速风冷强化换热的U75V重轨钢强化研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1 U75V重轨钢的冶炼成分调控研究现状 |
| 1.1.1 冶炼工艺及技术的发展现状 |
| 1.1.2 U75V重轨钢的成分调控研究现状 |
| 1.2 重轨钢风冷强化的研究现状 |
| 1.2.1 重轨风冷工艺的发展及应用 |
| 1.2.2 重轨风冷强化性能的研究现状 |
| 1.2.3 U75V重轨钢性能的协同强化方案 |
| 1.3 超音速风冷流体流动求解算法的研究现状 |
| 1.3.1 压力基求解算法的研究现状 |
| 1.3.2 密度基求解算法的研究现状 |
| 1.3.3 现有求解算法的局限性 |
| 1.4 强化换热问题的研究现状 |
| 1.4.1 脉动冲击射流强化换热的研究现状 |
| 1.4.2 旋转冲击射流强化换热的研究现状 |
| 1.4.3 超音速冲击射流强化换热的研究现状 |
| 1.4.4 强化换热界面问题的研究现状 |
| 1.5 选题背景及研究内容 |
| 1.5.1 选题背景 |
| 1.5.2 本文主要研究思路 |
| 参考文献 |
| 2.U75V重轨钢的成分调控及其对珠光体相变的影响研究 |
| 2.1 U75V重轨钢的冶炼工艺过程及成分要求 |
| 2.1.1 U75V重轨钢的冶炼工艺过程 |
| 2.1.2 U75V重轨钢的冶炼成分含量要求 |
| 2.2 U75V重轨钢中典型夹杂物的形成与调控 |
| 2.2.1 典型夹杂物的形成与演变分析 |
| 2.2.2 典型夹杂物的变性处理控制模型 |
| 2.3 U75V重轨钢中RH真空脱[H]和[N]的工艺条件 |
| 2.3.1 RH真空处理的脱[H]和[N]速率计算 |
| 2.3.2 RH真空脱气的吹氩量计算 |
| 2.4 U75V重轨钢平衡相的热力学计算与分析 |
| 2.4.1 U75V重轨钢平衡析出相的热力学规律 |
| 2.4.2 冶炼成分含量对U75V重轨钢平衡相析出行为的影响 |
| 2.5 冶炼成分调控对U75V重轨钢珠光体相变的影响分析 |
| 2.5.1 冶炼成分含量对U75V重轨钢珠光体相变临界冷却速度的影响分析 |
| 2.5.2 基于冶炼成分含量的U75V重轨钢临界冷却速度动态预报模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 3.超音速风冷强化换热的数值方法及换热特性研究 |
| 3.1 流体流动与共轭换热的控制方程组 |
| 3.1.1 质量、动量和能量守恒方程 |
| 3.1.2 湍流控制方程及壁面函数 |
| 3.1.3 近壁面湍流的等效层流化处理 |
| 3.2 边界条件的数值处理 |
| 3.2.1 入口边界条件 |
| 3.2.2 出口及轴对称边界条件 |
| 3.2.3 壁面边界条件 |
| 3.3 控制方程的坐标变换 |
| 3.3.1 物理平面与计算平面的微分关系 |
| 3.3.2 基本控制方程的坐标变换 |
| 3.3.3 湍流方程的坐标变换 |
| 3.4 控制方程的离散及马赫数加权SIMPLEM算法 |
| 3.4.1 控制方程的数值离散 |
| 3.4.2 马赫数加权SIMPLEM算法 |
| 3.4.3 马赫数加权SIMPLEM算法的验证 |
| 3.5 超音速风冷实验测试 |
| 3.6 超音速风冷强化换热数值模型 |
| 3.6.1 超音速风冷强化换热的模型参数 |
| 3.6.2 流固共轭换热的统一处理 |
| 3.6.3 数值和实验结果对比分析 |
| 3.7 超音速风冷流动与换热特性分析 |
| 3.7.1 超音速风冷流场分布特性 |
| 3.7.2 超音速风冷瞬时温度场分布特性 |
| 3.7.3 共轭界面对流换热系数分布及瞬时特性 |
| 3.8 喷风参数对强化换热特性的影响分析 |
| 3.8.1 喷风压力对强化换热特性的影响规律 |
| 3.8.2 喷风温度对强化换热特性的影响规律 |
| 3.8.3 湍流强度对强化换热特性的影响规律 |
| 3.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 4.考虑高温氧化等因素的超音速风冷强化换热研究 |
| 4.1 非等温高温氧化动力学模型的建立 |
| 4.1.1 超音速风冷过程的高温氧化动力学 |
| 4.1.2 非等温高温氧化动力学模型 |
| 4.2 考虑氧化和辐射的瞬态共轭换热统一处理方法 |
| 4.3 超音速风冷过程高温氧化的实验测试 |
| 4.4 超音速风冷过程的高温氧化特性分析 |
| 4.4.1 氧化动力学模型的验证 |
| 4.4.2 非等温高温氧化特性分析 |
| 4.5 高温氧化对超音速风冷强化换热的影响分析 |
| 4.5.1 考虑高温氧化的强化换热模型验证 |
| 4.5.2 高温氧化对强化换热的影响规律 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 5.超音速风冷强化换热特征及U75V重轨钢强化研究 |
| 5.1 基于特征数关联式的换热特征分析 |
| 5.1.1 特征数的瞬时分布特性 |
| 5.1.2 换热特征数关联式的建立 |
| 5.1.3 超音速风冷强化换热的特征分析 |
| 5.2 冷却速度对U75V重轨钢珠光体组织的影响分析 |
| 5.2.1 不同冷却速度下U75V重轨钢的显微组织分析 |
| 5.2.2 不同冷却速度下U75V重轨钢珠光体片层间距分析 |
| 5.2.3 U75V重轨钢珠光体片层间距与过冷度之间的关系 |
| 5.3 U75V重轨钢超音速风冷与传统风冷工艺的强化效果对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 6.结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）汽车变速器二轴输出法兰热处理工艺优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 法兰常用材料及热处理方法 |
| 1.3 汽车法兰研究现状 |
| 1.3.1 法兰毛坯成型工艺研究 |
| 1.3.2 法兰热处理工艺研究 |
| 1.3.3 热处理对工件切削性能影响的研究 |
| 1.3.4 计算机模拟技术法兰热处理过程的应用 |
| 1.4 主要研究方法及过程 |
| 1.5 课题研究内容及章节安排 |
| 第二章 两种热处理工艺数值模拟仿真与对比分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 热处理组织场相关理论及仿真 |
| 2.2.1 金属固态相变的理论基础 |
| 2.2.2 JMatPro软件45 钢的相模拟及结果分析 |
| 2.3 热处理温度场理论分析 |
| 2.3.1 温度场控制微分方程 |
| 2.3.2 第三类边界条件下固体零维温度场的分析解 |
| 2.3.3 试棒零维瞬态温度场的分析解 |
| 2.4 试棒温度场有限元模拟仿真 |
| 2.4.1 试棒等温正火工艺模拟仿真 |
| 2.4.2 试棒调质工艺模拟仿真 |
| 2.4.3 试棒温度场模拟结果及对比分析 |
| 2.5 法兰温度场有限元模拟仿真 |
| 2.5.1 模型建立及求解 |
| 2.5.2 法兰热处理工艺曲线仿真结果及分析 |
| 2.5.3 两种热处理仿真结果对比分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 热处理工艺实验验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.2.1 加热装置 |
| 3.2.2 硬度计及其工作原理 |
| 3.2.3 光学金相显微镜原理 |
| 3.3 实验对象 |
| 3.4 试棒热处理实验 |
| 3.4.1 实验过程及方法 |
| 3.4.2 试棒实验及结果分析 |
| 3.5 静载荷单向拉伸试验 |
| 3.5.1 拉伸试验评价指标 |
| 3.5.2 拉伸试验过程 |
| 3.5.3 试验结果及分析 |
| 3.6 法兰热处理工艺实验 |
| 3.6.1 热处理工艺过程 |
| 3.6.2 法兰实验结果及分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 热处理对法兰后续加工的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 法兰加工方法及特点 |
| 4.3 法兰车削、磨切削加工试验 |
| 4.3.1 实验设备及方法 |
| 4.3.2 实验结果及分析 |
| 4.4 法兰钻孔实验 |
| 4.4.1 实验对象、装置及方法 |
| 4.4.2 实验结果及分析 |
| 4.5 感应淬火实验 |
| 4.5.1 实验对象及装置 |
| 4.5.2 感应器安装方式及工艺参数 |
| 4.5.3 实验结果及分析 |
| 4.6 感应淬火淬硬层深度优化实验 |
| 4.6.1 实验对象及方法 |
| 4.6.2 实验结果及分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 法兰强度理论校核与模拟仿真 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 变速器二轴输出法兰受力分析 |
| 5.2.1 变速器动力传递分析 |
| 5.2.2 法兰整体结构与扭矩强度校核 |
| 5.2.3 法兰内花键齿面压应力校核 |
| 5.2.4 法兰内花键齿根弯曲应力校核 |
| 5.2.5 法兰内花键齿根剪切应力校核 |
| 5.2.6 计算结果分析 |
| 5.3 法兰外圆感应淬火表面磨损分析 |
| 5.3.1 磨损理论 |
| 5.3.2 磨损量计算及结果分析 |
| 5.4 法兰受力有限元模拟仿真 |
| 5.4.1 法兰有限元模型建立及简化 |
| 5.4.2 有限元分析及求解 |
| 5.4.3 仿真结果分析 |
| 5.5 变速器台架试验验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（3）重型汽车变速器斜齿轮高频感应加热过程数值模拟与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 课题研究的内容和意义 |
| 1.3.1 课题研究的内容 |
| 1.3.2 课题研究的意义 |
| 第2章 感应加热的基本原理与数学模型 |
| 2.1 电磁感应加热的基本原理 |
| 2.2 电磁场分析 |
| 2.2.1 电磁场的基本原理 |
| 2.2.2 电磁场数学模型的建立 |
| 2.3 温度场分析 |
| 2.3.1 热传递的几种方式 |
| 2.3.2 温度场数学模型的建立 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 斜齿轮高频感应加热过程数值模拟 |
| 3.1 材料性能 |
| 3.2 感应线圈的设计 |
| 3.2.1 感应线圈的设计原则 |
| 3.2.2 感应线圈尺寸的确定 |
| 3.2.3 斜齿轮感应线圈结构的确定 |
| 3.3 斜齿轮高频感应加热数值模拟分析的过程 |
| 3.3.1 模拟方案 |
| 3.3.2 假设条件及关键问题的处理 |
| 3.3.3 “动态坐标系”法等效斜齿轮运动 |
| 3.3.4 “动态坐标系”下的几何建模 |
| 3.3.5 “动态坐标系”下的单元选择与网格划分 |
| 3.3.6 物理环境的创建 |
| 3.4 斜齿轮高频感应加热过程的动态仿真 |
| 3.4.1 有限元模拟电磁场分析 |
| 3.4.2 有限元模拟温度场分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 斜齿轮高频感应加热过程分析 |
| 4.1 感应加热方式对加热质量的影响 |
| 4.1.1 整体加热法 |
| 4.1.2 逐层加热法 |
| 4.2 各项工艺参数对加热质量的影响 |
| 4.2.1 始末加热位置对加热质量的影响 |
| 4.2.2 线圈移动速度对加热质量的影响 |
| 4.2.3 电流密度对加热质量的影响 |
| 4.2.4 电流频率对加热质量的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 斜齿轮高频感应加热实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 斜齿轮高频感应加热实验前的准备工作 |
| 5.2.1 斜齿轮高频感应加热实验设备 |
| 5.2.2 斜齿轮高频感应加热实验工艺参数 |
| 5.2.3 斜齿轮高频感应加热实验方案 |
| 5.3 斜齿轮高频感应加热实验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（4）大模数重载齿条感应加热过程仿真分析及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 感应加热电磁场方面 |
| 1.2.2 感应加热温度场方面 |
| 1.2.3 移动式感应加热方面 |
| 1.2.4 齿轮齿条感应加热方面 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 齿条电磁感应加热基本理论 |
| 2.1 齿条电磁感应加热基本原理 |
| 2.2 齿条感应加热电磁场相关理论 |
| 2.2.1 电磁场数学模型 |
| 2.2.2 磁场边界条件 |
| 2.2.3 集肤效应与电流透入深度 |
| 2.2.4 横向磁通加热与纵向磁通加热 |
| 2.3 齿条感应加热温度场相关理论 |
| 2.3.1 温度场数学模型 |
| 2.3.2 热量传递的基本方式 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 齿条感应加热静态数值模拟 |
| 3.1 齿条感应加热有限元模型的建立 |
| 3.1.1 模拟方案选择 |
| 3.1.2 有限元软件选取及关键问题处理 |
| 3.1.3 齿条感应加热模型前处理 |
| 3.1.4 物理环境法耦合计算流程 |
| 3.2 齿条感应加热静态仿真结果分析 |
| 3.2.1 线圈尺寸对齿宽方向温度分布影响 |
| 3.2.2 加热距离对齿条加热后温度分布影响 |
| 3.2.3 齿条电磁感应加热过程磁场分析 |
| 3.2.4 齿条加热深度方向温度分布分析 |
| 3.2.5 加热区高温带宽度及温度均匀性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 齿条感应加热动态数值模拟 |
| 4.1 齿条动态感应加热实现 |
| 4.1.1 动态仿真方法提出 |
| 4.1.2 “负载迁移循环求解法”的程序设计 |
| 4.1.3 动态仿真模型建立 |
| 4.2 负载迁移速度对齿条加热后温度分布影响 |
| 4.3 沿齿廓温度均匀性分析 |
| 4.4 缺陷及改善措施 |
| 4.4.1 齿条温度分布缺陷提出 |
| 4.4.2 齿条温度分布缺陷改善 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 齿条扫描式感应加热实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验设备及实验方案 |
| 5.2.1 齿条进给设备设计 |
| 5.2.2 感应加热电源及温度监测设备 |
| 5.2.3 实验流程 |
| 5.3 齿条扫描式感应加热实验数据分析 |
| 5.3.1 工艺方案及温度监测 |
| 5.3.2 实验结果与仿真结果数据对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（5）42CrMo钢船用曲拐热处理工艺及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 42CrMo钢的热处理 |
| 1.2.1 42CrMo钢的热处理工艺 |
| 1.2.2 合金元素对42CrMo钢热处理的影响 |
| 1.3 大型锻件及其热处理 |
| 1.4 热处理过程的数值模拟 |
| 1.4.1 国内外数值模拟研究概况 |
| 1.4.2 热处理数值模拟存在的问题与挑战 |
| 1.5 热处理数值模拟软件介绍 |
| 1.6 研究意义和研究内容 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 42CrMo钢加热过程的晶粒长大研究 |
| 2.1 42CrMo钢奥氏体晶粒长大实验 |
| 2.1.1 实验设备 |
| 2.1.2 实验方法 |
| 2.1.3 实验结果 |
| 2.2 奥氏体晶粒长大模型 |
| 2.2.1 Beck模型 |
| 2.2.2 Sellars模型 |
| 2.2.3 Anelli模型 |
| 2.3 分析与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 42CrMo钢冷却过程的组织演变研究 |
| 3.1 42CrMo钢的连续冷却转变 |
| 3.1.1 42CrMo钢连续冷却实验 |
| 3.1.2 42CrMo钢连续冷却实验结果与分析 |
| 3.1.2.1 显微组织结果 |
| 3.1.2.2 42CrMo钢的CCT图 |
| 3.1.2.3 奥氏体和马氏体的膨胀系数 |
| 3.1.3 马氏体转变动力学的建立 |
| 3.2 42CrMo钢的等温转变 |
| 3.2.1 42CrMo钢等温转变实验方法 |
| 3.2.2 42CrMo钢等温转变实验结果与讨论 |
| 3.2.2.1 显微组织结果 |
| 3.2.2.2 贝氏体转变不完全现象 |
| 3.2.2.3 42CrMo钢的TTT曲线 |
| 3.3 本章小结 |
| 四章42CrMo钢的热处理模拟模型与参数 |
| 4.1 热处理过程计算基本模型 |
| 4.1.1 温度场模型 |
| 4.1.2 组织计算模型 |
| 4.1.3 硬度计算模型 |
| 4.2 热物性参数 |
| 4.2.1 密度 |
| 4.2.2 比热容 |
| 4.2.3 热导率 |
| 4.2.4 相变潜热的处理 |
| 4.3 子程序的编写 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 42CrMo钢的末端淬火及其数值模拟 |
| 5.1 末端淬火实验 |
| 5.2 末端淬火数值模拟模型的建立 |
| 5.2.1 初始条件和边界条件 |
| 5.2.2 几何模型 |
| 5.3 末端淬火过程的数值模拟结果与分析 |
| 5.3.1 模拟的温度结果与分析 |
| 5.3.2 模拟的组织结果与分析 |
| 5.3.3 模拟的硬度结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 船用曲拐淬火过程的数值模拟 |
| 6.1 曲拐的淬火工艺 |
| 6.2 曲拐的几何模型 |
| 6.3 边界条件和初始条件 |
| 6.4 船用曲拐淬火过程的模拟结果与分析 |
| 6.4.1 模拟的加热过程的结果与分析 |
| 6.4.1.1 加热过程的温度结果与分析 |
| 6.4.1.2 加热过程的晶粒结果与分析 |
| 6.4.2 模拟的冷却过程的结果与分析 |
| 6.4.2.1 冷却过程的温度结果与分析 |
| 6.4.2.2 冷却过程的组织结果与分析 |
| 6.4.2.3 冷却过程的硬度结果与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 全文总结 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A:攻读硕士学位期间论文发表情况 |
（6）表面淬火对ADI组织与性能影响及数值模拟的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 ADI的性能特点 |
| 1.2 ADI研究现状 |
| 1.2.1 国外ADI研究现状 |
| 1.2.2 国内ADI研究现状 |
| 1.3 表面淬火研究现状 |
| 1.4 课题的背景和意义 |
| 1.5 课题研究的主要内容 |
| 1.6 课题研究的技术路线 |
| 1.7 本章小结 |
| 2 等温淬火球墨铸铁(ADI)试样的制备 |
| 2.1 化学成分的确定 |
| 2.2 原材料的选择与铁液熔炼 |
| 2.3 铸态球铁与等温淬火处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 ADI表面淬火原理及工艺 |
| 3.1 ADI感应加热表面淬火原理 |
| 3.2 感应淬火的分类 |
| 3.2.1 透入式感应加热 |
| 3.2.2 传导式感应加热 |
| 3.3 ADI感应加热淬火的组织变化 |
| 3.4 ADI感应加热表面淬火工艺制定 |
| 3.5 ADI感应加热表面淬火频率的选定 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 ADI表面淬火数学模型的建立 |
| 4.1 电磁场数学模型 |
| 4.2 温度场数学模型 |
| 4.3 组织场数学模型 |
| 4.4 应力场数学模型 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于Deform的 ADI表面淬火数值模拟 |
| 5.1 ADI材料库的建立 |
| 5.1.1 JMatpro软件建模及参数分析 |
| 5.1.2 ADI材料建模 |
| 5.2 几何模型与网格划分 |
| 5.3 参数设置 |
| 5.4 ADI感应淬火温度变化分析 |
| 5.5 ADI感应加热表面淬火组织变化分析 |
| 5.6 ADI感应淬火应力变化分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 表面淬火对ADI组织与性能影响实验研究 |
| 6.1 感应加热表面淬火实验 |
| 6.2 表面淬火对ADI硬度的影响 |
| 6.3 表面淬火对ADI组织的影响 |
| 6.4 表面淬火对ADI表面耐磨性的影响 |
| 6.4.1 摩擦磨损实验 |
| 6.4.2 摩擦磨损实验结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（7）高碳钢铁路车轮新型热处理冷却工艺有限元模拟（论文提纲范文）
| 1 实验材料与方法 |
| 2 仿真软件简介 |
| 3 数值模型 |
| 3.1 相变潜热处理 |
| 3.2 热传导控制方程 |
| 3.3 相变动力学方程 |
| 3.4 初始条件与边界条件 |
| 4 结果与分析 |
| 4.1 温度场模拟分析 |
| 4.2 相变组织模拟分析 |
| 4.3 力学性能预测 |
| 4.4 实物验证 |
| 5 结论 |
（8）销轴感应淬火的残余应力形成机理及调控技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 感应加热表面淬火基本工作原理 |
| 1.3 应加热表面淬火过程数值模拟 |
| 1.3.1 感应加热表面淬火过程模拟的国内外现状 |
| 1.3.2 感应加热表面淬火的残余应力场有限元解法 |
| 1.4 连续感应加热表面淬火的残余应力形成机理 |
| 1.5 钢材化学成分对残余应力的影响 |
| 1.6 存在主要问题及研究内容 |
| 第二章 研究内容与方法 |
| 2.1 材料与生产工艺 |
| 2.1.1 材料 |
| 2.1.2 试验工艺介绍 |
| 2.2 试验设备及化学试剂介绍 |
| 2.2.1 试验设备 |
| 2.2.2 化学试剂 |
| 2.3 显微组织与硬度分析 |
| 2.3.1 金相制样与组织观察 |
| 2.3.2 硬度测试 |
| 2.4 端淬试验 |
| 2.5 晶粒度测试 |
| 2.6 研究方法 |
| 第三章 热处理前后销轴显微组织和淬硬层厚度分析 |
| 3.1 成分分析 |
| 3.2 显微组织分析 |
| 3.2.1 原始态与调质态的显微组织对比 |
| 3.2.2 不同感应加热表面淬火工艺下的微观组织分析 |
| 3.3 硬度法测淬硬层厚度 |
| 3.4 晶粒度 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 表面淬火的数值模型创建及验证 |
| 4.1 销轴模拟模型的建立 |
| 4.1.1 建模目的 |
| 4.1.2 建模过程 |
| 4.1.3 销轴材料的基本参数 |
| 4.2 模拟分析 |
| 4.2.1 模拟分析 |
| 4.2.2 模拟问题 |
| 4.3 奥氏体化温度 |
| 4.4 端淬试验与模拟验证 |
| 4.4.1 端淬试验 |
| 4.4.2 端淬模拟 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 感应加热表面淬火工艺影响规律研究 |
| 5.1 工艺参数的影响规律 |
| 5.1.1 功率的影响 |
| 5.1.2 频率的影响 |
| 5.1.3 淬火速度的影响 |
| 5.1.4 淬火水流量的影响 |
| 5.1.5 感应加热淬火工艺参数的影响 |
| 5.1.6 回火温度的影响 |
| 5.2 小结 |
| 第六章 销轴的磨削加工对其残余应力的影响分析 |
| 6.1 试验分析 |
| 6.2 磨削模拟 |
| 6.2.1 有限元模型 |
| 6.2.2 模拟参数设定 |
| 6.2.3 模拟结果 |
| 6.3 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附件 |
（9）42CrMo钢压缩及淬火过程数值模拟与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 大型锻件及42CrMo钢介绍 |
| 1.3 热加工过程计算机模拟现状 |
| 1.4 相关软件介绍 |
| 1.5 本文的创新点和主要研究内容 |
| 第二章 变形及淬火过程建模理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 传热基础 |
| 2.2.1 传热偏微分控制方程 |
| 2.2.2 控制方程求解 |
| 2.3 相变基础 |
| 2.3.1 计算临界温度 |
| 2.3.2 扩散型相变 |
| 2.3.3 非扩散型相变 |
| 2.4 力学基础 |
| 2.4.1 基本假设 |
| 2.4.2 应力、应变、应变速率[74] |
| 2.4.3 屈服准则 |
| 2.4.4 弹塑性有限元法 |
| 2.5 硬度计算模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 42CrMo钢数值模拟数据库构建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 42CrMo钢本构模型构建 |
| 3.2.1 42CrMo钢的高温压缩实验 |
| 3.2.2 实验结果分析 |
| 3.2.3 改进的Johnson-Cook本构模型 |
| 3.2.4 应变补偿的Arrhenius本构模型 |
| 3.2.5 本构模型评价及应用 |
| 3.3 42CrMo钢等温转变曲线构建 |
| 3.3.1 TTT曲线拟合 |
| 3.3.2 42CrMo钢TTT曲线推算 |
| 3.4 必要参数计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 42CrMo钢热压缩过程数值模拟与实验验证 |
| 4.1 热压缩过程数值模拟模型构建 |
| 4.1.1 几何模型构建与网格划分 |
| 4.1.2 初始条件及边界条件设置 |
| 4.1.3 材料参数及模拟控制设置 |
| 4.2 42CrMo钢热压缩模拟与实验验证 |
| 4.2.1 尺寸对比 |
| 4.2.2 Top Die载荷-行程曲线对比 |
| 4.2.3 应力-应变曲线对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 42CrMo钢端淬过程数值模拟与实验验证 |
| 5.1 端淬过程数值模拟模型构建 |
| 5.1.1 几何模型构建与网格划分 |
| 5.1.2 边界条件与初始条件设置 |
| 5.1.3 材料参数及模拟控制设置 |
| 5.2 42CrMo钢端淬过程数值模拟结果分析 |
| 5.2.1 温度场模拟结果分析 |
| 5.2.2 组织场模拟结果分析 |
| 5.2.3 硬度模拟结果分析 |
| 5.3 42CrMo钢端淬过程实验验证 |
| 5.3.1 硬度测试 |
| 5.3.2 金相分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间参加的科研项目 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）机体滚动轴承套圈感应淬火组织模拟与性能调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的工程背景和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 第2章 机体滚动轴承套圈感应淬火数值模拟模型 |
| 2.1 感应淬火基本原理 |
| 2.1.1 感应加热 |
| 2.1.2 集肤效应与电流透入深度 |
| 2.1.3 邻近效应与圆环效应 |
| 2.1.4 淬火冷却 |
| 2.1.5 感应淬火分类 |
| 2.2 机体滚动轴承套圈材料模型 |
| 2.2.1 高氮钢材料性能参数 |
| 2.2.2 流动应力 |
| 2.2.3 电磁特性 |
| 2.3 感应淬火数值计算模型 |
| 2.3.1 感应淬火过程电磁场计算模型 |
| 2.3.2 感应淬火过程温度场计算模型 |
| 2.3.3 感应淬火过程组织场计算模型 |
| 2.3.4 感应淬火过程应力应变场计算模型 |
| 2.4 机体滚动轴承套圈感应淬火数值模拟模型 |
| 2.4.1 感应淬火三维模型建立 |
| 2.4.2 感应淬火有限元模型建立 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 机体滚动轴承套圈感应淬火数值模拟分析 |
| 3.1 机体滚动轴承内圈感应淬火数值模拟分析 |
| 3.1.1 内圈感应淬火过程温度场变化 |
| 3.1.2 内圈感应淬火过程组织场变化 |
| 3.1.3 内圈感应淬火过程硬度变化 |
| 3.1.4 内圈残余应力分析 |
| 3.2 机体滚动轴承外圈感应淬火数值模拟分析 |
| 3.2.1 线圈转速对外圈感应淬火性能影响 |
| 3.2.2 电流频率对外圈感应淬火性能影响 |
| 3.2.3 电流密度对外圈感应淬火性能影响 |
| 3.2.4 外圈感应淬火组合仿真试验设计及结果 |
| 3.2.5 回归模型的建立及显着性检验 |
| 3.2.6 外圈感应淬火工艺参数优化 |
| 3.2.7 优化后参数对外圈感应淬火性能影响分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 机体滚动轴承套圈感应淬火工艺试验研究 |
| 4.1 试验目的及内容 |
| 4.1.1 试验目的 |
| 4.1.2 试验内容 |
| 4.2 感应淬火设备及试验材料 |
| 4.3 试验测量原理 |
| 4.3.1 残余奥氏体及残余应力测量原理 |
| 4.3.2 硬度测量原理 |
| 4.4 套圈性能测量及结果分析 |
| 4.4.1 感应淬火表面残余奥氏体及残余应力测量及结果分析 |
| 4.4.2 感应淬火表面硬度测量及结果分析 |
| 4.4.3 感应淬火淬硬层测量及结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
四、延迟淬火提高淬硬层深度效应的计算传热学分析（论文参考文献）
- [1]基于冶炼成分调控和超音速风冷强化换热的U75V重轨钢强化研究[D]. 杨建. 辽宁科技大学, 2021
- [2]汽车变速器二轴输出法兰热处理工艺优化[D]. 钟流发. 江西理工大学, 2021(01)
- [3]重型汽车变速器斜齿轮高频感应加热过程数值模拟与实验研究[D]. 张天雄. 燕山大学, 2021(01)
- [4]大模数重载齿条感应加热过程仿真分析及实验研究[D]. 卢轩. 燕山大学, 2021(01)
- [5]42CrMo钢船用曲拐热处理工艺及性能研究[D]. 彭则. 昆明理工大学, 2021(01)
- [6]表面淬火对ADI组织与性能影响及数值模拟的研究[D]. 李冲. 武汉纺织大学, 2021(08)
- [7]高碳钢铁路车轮新型热处理冷却工艺有限元模拟[J]. 姚三成,江波,刘学华,赵海,宫彦华,邹强. 材料热处理学报, 2021(01)
- [8]销轴感应淬火的残余应力形成机理及调控技术研究[D]. 郭琳琳. 山东大学, 2020(12)
- [9]42CrMo钢压缩及淬火过程数值模拟与实验研究[D]. 王中钰. 山东大学, 2020(11)
- [10]机体滚动轴承套圈感应淬火组织模拟与性能调控研究[D]. 郑金涛. 河南科技大学, 2020(06)