渗碳过程中表层碳含量的预测与验证 摘要 渗碳是机械制造业中应用最广泛的一种化学热处理工艺，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热并保温使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。 为了了解工件渗碳后的碳浓度分布情况，本设计根据渗碳过程的基本理论和数学模型，通过MATLAB软件编写渗碳过程各种不同边界条件的解析解以及一维数值解的程序，并对不同渗碳时间，渗碳温度以及不同渗碳碳势下的渗碳过程进行模拟，得到渗碳后的碳浓度分布情况。通过计算模拟得到的结果，可以得到不同渗碳工艺条件对渗碳层的组织和性能的影响，进而优化工艺参数。通过合理的控制渗碳时间，渗碳温度和渗碳碳势，我们可以得到渗碳后工件预期的碳浓度分布。在本文中，渗碳时间的延长，渗碳温度的提高以及渗碳碳势的增加都可以增加渗碳层的深度和碳浓度。同时通过计算模拟的出的碳浓度分布与实测的碳浓度分布做比较之后，计算模拟得到的结果和实测值比较符合. 关键词：渗碳；模拟；MATLAB；解析解；数值解
Abstract Carburizing is one of the most widely used chemical heat treatment in mechanical industry, which is mostly applied to low-carbon steel and low alloy steel.In the specific method, the workpiece is placed in an active carburizing medium,heated and keeping one holding time, which could make the active carbon atoms decomposed from carburizing medium diffuse into the surface of the workpiece, and then the affected area can vary in carbon content.it can make the surface of the workpiece obtain a high hardness and improve its abrasion. In order to find out the carbon concentration distribution of the workpiece after carburizing ,this article is based on the basic theory and mathematical model of the carburizing, using MATLAB to write a program of analytical solution and numerical solution of one-dimensional for various boundary conditions during the carburizing process, as well as calculating and simulating the carburizing process at different carburizing time, carburizing temperature and carburizing carbon potential, finally we obtain the distribution of the carbon concentration after the carburizing. Through the final result, we can get the different affects to the structure property of the carburized layer, and then optimize the process parameters. By mean of controlling the carburizing time, carburizing temperature and carburizing carbon potential, the expected Carbon concentration distribution could be gotten. In this text,longer carburizing times, higher temperatures and higher carbon potential lead to greater carbon diffusion into the part as well as increased depth of carbon diffusion. In addition, the results of calculating and simulating are compared to the measured value, the carbon concentration distribution of the workpiece of the results agrees well with the measured value. Key words: Carburizing, Simulate, MATLAB, Analytical solution, Numerical solution
sus304不锈钢固溶处理的具体工艺过程 标签：不锈钢处理具体工艺过程时间：2010-03-16 09:18:00 点击：回帖：0 上一篇：库存首次下滑钢材毛利见底回升下一篇：福科斯住宅小区防盗报警系统方案 18-8奥氏体不锈钢热处理工艺--- 由于含有较高的镍且在室温下呈奥氏体单相组织，所以它与Cr13不锈钢相北具有高的耐蚀性，在低温、室温及高温下均有较高的塑归和韧性，以及较好的冷作成型和焊接性。但室温下的强度较低，晶间腐蚀及应力腐蚀倾向较大，切削加工性较差。 奥氏体在加热时无相变,因此不能通过热处理强化。只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热处理：1)固溶处理；其目的是使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中，从而在常温下获单相奥氏体组织，使钢具有最高的耐腐蚀性能。 固溶处理的加热温度一般均较高，在1050-1100C之间，并按含碳量的高低作适当调整。由于18-8不锈钢导热性很差，不仅要通过预热后再进行淬火加热,而且在固溶处理(淬火加热)时的保温时间要长。固溶处理时，要特别注意防止增碳。因为增碳将会增加18-8钢的晶间腐蚀倾向。冷却介质,一般采用清水。固溶处理后的组织一般是单相奥氏体,但对含有钛、铌、钼的不锈钢，尤其当是铸件时,还含有少量的铁素体。固溶处理后的硬度一般在135HBS左右。 2)除应力退火；为了消除冷加工后的残余应力，处理在较低的温度下进行。一般加热至250-425C，经常采用的是300-350C。对于不含钛或铌的钢不应超过450C，以免析出碳化铬而引起晶间腐蚀。 为了消除焊接后的残余应力,消除钢对应力腐蚀的敏感性,处理一般在较高的温度下进行。加热温度一般不低于850C。冷却方式，对于含有钛或铌的钢可直接在空气中冷却；对于不含有钛或铌的钢应水冷至500C以后再在空气中冷却。 3)稳定化处理；为了防止钛和铌的奥氏体不锈钢在焊接或固溶处理时，由于TiC和NbC减少而引起耐晶间腐蚀性能降低,需将这种不锈钢加热到一定温度后(该温度使铬的碳化物完圣溶于奥氏体，而TiC和NbC只部分溶解)再缓冷。在冷却过程中,使钢中的碳充分地与钛和铌化合,析出稳定的TiC和NbC，而不析出铬的碳化物，从而消除18-8奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向,这种处理过程称之为稳定化处理。 18-8不锈钢稳定化退火,一般是加热到850-880C，保温2-6h，随后进行空冷或炉冷。
不锈钢的热处理 304是奥氏体型不锈钢，想通过热处理来改变切削加工性能是不现实的。其他钢种可以通过退火或正火来改变组织，从而改变切削加工性能，是因为其他钢在加热和冷却过程中发生组织转变，因为组织决定了性能，因此改变了切削加工性能，而奥氏体不锈钢，室温是奥氏体，加热到高温也是奥氏体，不发生组织转变，所以热处理不能够改变其切削加工性能的，奥氏体不锈钢的热处理通常只有固溶处理、再结晶退火和去应力退火之类的，固溶处理是改变耐蚀性的，再结晶退火是消除加工硬化恢复塑性的，去应力退火是消除加工过程中产生的应力的，所以，期望通过热处理改变奥氏体不锈钢的切削加工性是不现实的。每种材料有各自的特点，热处理工艺也不一定通用，玉米面包饺子肯定不行，虽然也是面粉。奥氏体不锈钢的切削加工，只能够通过改变刀具、切削加工工艺参数来解决。 铸钢件铸造成型后，通常都是要进行热处理的。因为热处理前铸件晶粒较粗大、组织方向性明显、力学性能较低，根据铸件的不同要求制定热处理工艺。 普通要求铸钢件，采用退火处理，软化易于加工；要求强度的要正火处理，要求硬度的要淬火处理；固溶处理,提高耐腐蚀性能。 铸造不锈钢一般为奥氏体.在加热时无相变,因此不能通过热处理强化。只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热处理： 固溶处理：其目的是使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中，从而在常温下获单相奥氏体组织，使钢具有最高的耐腐蚀性能。 固溶处理的加热温度一般均较高，在1050-1100℃之间，并按含碳量的高低作适当调整。由于18-8不锈钢导热性很差，不仅要通过预热后再进行淬火加热,而且在固溶处理(淬火加热)时的保温时间要长。固溶处理时，要特别注意防止增碳。因为增碳将会增加18-8钢的晶间腐蚀倾向。冷却介质,一般采用清水。固溶处理后的组织一般是单相奥氏体,但对含有钛、铌、钼的不锈钢，尤其当是铸件时,还含有少量的铁素体。固溶处理后的硬度一般在135HBS左右 回火又称配火。金属热处理工艺的一种。将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。一般用以减低或消除淬火钢件中的内应力，或降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。根据不同的要求可采用低温回火、中温回火或高温回火。通常随着回火温度的升高，硬度和强度降低，延性或韧性逐渐增高。钢铁工件在淬火后具有以下特点：①得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。②存在较大内应力。③力学性能不能满足要求。因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火。 回火的作用在于：①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。 调质即淬火和高温回火的综合热处理工艺。不锈钢做不了调质热处理，因为达不到硬度。 高碳铬不锈钢中的铬含量很高，导热性差，锻后应及时退火，以免发生裂纹。 比如95cr18钢球化退火工艺
数值模拟在焊接中的应用 摘要：焊接是一复杂的物理化学过程,借助计算机技术,对焊接现象进行数值模拟,是国内外焊接工作者的热门研究课题,并得到了越来越广泛的应用。概括介绍了数值分析方法,综述了国内外焊接数值模拟在热过程分析、残余应力分析、焊接热源分析方面的研究现状及发展趋势。 关键词：焊接；数值模拟；研究现状 焊接是一个涉及电弧物理、传质传热、冶金和力学的复杂过程,单纯采用理论方法,很难准确的解决生产实际问题。因此,在研究焊接生产技术时,往往采用试验手段作为基本方法,其模式为“理论—试验—生产”,但大量的焊接试验增加了生产的成本,且费时费力。计算机技术的飞速发展给各个领域带来了深刻的影响。结合数值计算方法和技术的不断改进，工程和科学中越来越多的问题都可以采用计算机数值模拟的方法进行研究。采用科学的模拟技术和少量的实验验证，以代替过去一切都要通过大量重复实验的方法，不仅可以节省大量的人力和物力，而且还可以通过数值模拟解决一些目前无法在实验室里直接进行研究的复杂问题。用数值方法仿真实际的物理过程，有时被称为“数值实验”。作为促进科学研究和提高生产效率的有效手段，数值实验的地位已经显得越来越重要了。在工程学的一些领域中，已经视为和物理实验同等重要。与焊接生产领域采用的传统经验方法和实验方法相比，数值模拟方法具有以下优点： （l）可以深入理解焊接现象的本质，弄清焊接过程中传热、冶金、和力学的相互影响和作用； （2）可以优化结构设计和工艺设计，从而减少实验工作量，缩短生产周期，提高焊接质量，降低工艺成本。 一、焊接数值模拟中的数值分析方法 数值模拟是对具体对象抽取数学模型,然后用数值分析方法,通过计算机求解。经过几十年的发展,开发了许多不同的科学方法,其中有：(1)解析法,即数值积分法；(2)蒙特卡洛法； (3)差分法；(4)有限元法。数值积分法用在原函数难于找到的微积分计算中。常用的数值积分法有梯形公式、辛普生公式,高斯求积法等。蒙特卡洛法又称随机模拟法。即对某一问题做出一个适当的随机过程,把随机过程的参数用由随机样本计算出的统计量的值来估计,从而由这个参数找出最初所述问题中的所含未知量。差分法的基础是用差商代替微商,相应的就把微分方程变为差分方程来求解。差分法的主要优点是对于具有规则的几何特性和均匀的材料特性问题,其程序设计和计算简单,易于掌握理解,但这种方法往往局限于规则的差分网格,不够灵活。在焊接研究中差分法常用于焊接热传导、熔池流体力学氢扩散等问题的分析。有限元法起源于20世纪50年代航空工程中飞机结构的矩阵分析,现在它已被用来求解几乎所有的连续介质和场的问题。在焊接领域,有限元法已经广泛的用于焊接热传导、焊接热弹塑性应力和变形分析、焊接结构的断裂力学分析等。在工程应用中,上述数值方法常相互交叉和渗透。 二、焊接熔池的传热与流体流动模拟进展 焊接熔池的传热和流体流动计算机模拟是焊接模拟领域的一个重要领域,同时也是焊接冶金模拟中最为复杂的一个方向之一。因为焊接过程中大部分非平衡的物理、化学反应都在短时间内集中在焊接熔池这一局部高温区域内,这部分区域存在着很大程度上的成分、组织和性能的不均匀性。而对焊接熔池的物理测试十分困难,且费用大,因此大部分的研究是基于数值模拟的基础进行的。对焊接熔池的数值模拟有助于人们从更深层次上理解焊接过程的物理实质,模拟的结果有利于实现对焊接过程的控制。但目前关于焊接熔池的传热与流体流动模型都是建立在大量的假设和简化基础上的[1~3],因而模拟结果与实际有一定的出入,需要
过程分析工作表（乌龟图）
1目的 本标准规定了生产过程操作符合规范或顾客的要求，并达到持续稳定受控，以确保产品质量。 2范围 本标准适用于本公司轮辋生产过程的控制。 3定义 无 4职责 4.1技术部负责过程控制的策划，并负责提供生产作业指导书及其它所需的足够详细的可理解的文件/资料。 4.2技术部负责特殊工序的工艺验证。 4.3生产部负责编制作业指导书，并负责将产品标准和作业指导书等必要的技术文件发放至各相关的生产岗位。 4.4生产部门负责产品实现过程的管理。 4.5保全课负责生产设备的维修和保养。 4.6生管课负责生产计划的制定安排。 4.7品管部负责生产过程的品质检验、监督和控制。 4.8人事行政部负责组织对特殊工序及影响产品和过程特殊特性的操作人员的重点培训，并负责组织对特殊工序的操作人员的资格评定工作。 5程序内容 5.1技术部应确定并策划直接影响质量的生产过程，确保这些过程在受控状态下进行。 5.1.1生产部应使用合适的生产设备，并安排适宜的工作环境。 5.1.1.1各相关的生产部门应保持有序、清洁的生产场所。 5.1.1.2生管课应准备应急计划（如公用事业中断、劳动力短缺、关键设备失效等情况）以便在突发灾害性事件时合理保障顾客的产品供应。
5.1.1.3各相关部门应制定有关的文件，确保符合所有适用的政府的安全和环境法规的要求，包括有关搬运、回收、消除或处置危险物品的规定。 5.1.2生产部应确保生产过程符合有关的标准和技术文件的规定。 5.1.3各相关的生产部门应对适宜的过程参数和产品特性进行监视和控制。 5.1.4特殊工序和特殊特性的确定 5.1.4.1根据本公司产品的特殊特性和过程特性等因素，确定浇铸、热处理和喷漆等过程为特殊工序。 5.1.4.2当顾客要求时，技术部应在特殊特性的确定、文件化和控制方面满足顾客的要求，并提供表明符合这些要求的文件。 5.1.5需要时，技术部和保全课应对过程和设备进行认可。 5.1.6品管部和生产部应以最清楚的方式（如文字标准、样件或图示）规定技艺评定准则。 5.1.7保全课应对新设备或大修后的设备进行设备能力调查，以确保满足要求。 5.1.8技术部应在新产品和产品发生更改时进行过程能力调查，使其与顾客的要求相一致。 5.1.9过程能力如不能满足顾客的要求，品管部应对产品进行100%的检验，并保存检验记录。 5.1.9.1保全课应按《设备管理程序》对生产设备进行适当的维护，以保持过程能力。 5.1.10铸造课和涂装课应对本部门的铸造、热处理和喷漆等特殊工序的过程参数进行连续的监视和控制，确保满足规定的要求。 5.1.11人事行政部应规定特殊工序和影响产品、过程特殊特性的操作人员的上岗资格，并组织对此类人员的上岗资格进行培训考核。 5.1.12各相关部门应保存特殊工序的过程、设备和人员鉴定合格的记录。 5.1.13技术部应提供生产作业指导书所需的足够详细的可理解的资料（包括技术图纸、产品标准等必要的技术文件）。
不锈钢管焊接工艺及热处 理模板 1
不锈钢管焊接工艺及热处理 [我的钢铁] -02-03 15:10:20 不锈钢管热处理 不锈钢管热处理国外普遍采用带保护气体的无氧化连续热处 理炉, 进行生产过程中的中间热处理和最终的成品热处理, 由于能够获得无氧化的光亮表面, 从而取消了传统的酸洗工序。这一热处理工艺的采用, 既改进了钢管的质量, 又克服了酸洗对环境的污染。 根据当前世界发展的趋势, 光亮连续炉基本分为三种类型: ( 1) 辊底式光亮热处理炉。这种炉型适用于大规格、大批量钢管热处理, 小时产量为1.0吨以上。可使用的保护气体为高纯度氢气、分解氨及其它保护气体。能够配备有对流冷却系统, 以便较快地冷却钢管。 ( 2) 网带式光亮热处理炉。这种炉型适合于小直径薄壁精密钢管, 小时产量约为0.3-1.0吨, 处理钢管长度可达40米, 也能够处理成卷的毛细管。 2
( 3) 马弗式光亮热处理炉。钢管装在连续的把架上, 在马弗管 内运行加热, 能以较低的成本处理优质小直径薄壁钢管, 小时产量 约在0.3吨以上。 不锈钢焊管工艺技术——氩弧焊 不锈钢焊管要求熔深焊透, 不含氧化物夹杂, 热影响区尽可能小, 钨极惰性气体保护的氩弧焊具有较好的适应性, 焊接质量高、 焊透性能好, 其产品在化工、核工业和食品等工业中得到广泛应用。 焊接速度不高是氩弧焊的不足之处, 为提高焊接速度, 国外研 究开发了多种方法。其中由单电极单焊炬发展采用多电极多焊炬 的焊接方法在生产中应用。70年代德国首先采用多焊炬沿焊缝方向直线排列, 形成长形热流分布, 明显提高焊速。一般采用三电极 焊炬的氩弧焊, 焊接钢管壁厚S≥2mm, 焊接速度比单焊炬提高3-4倍, 焊接质量也得以改进。氩弧焊与等离子焊组合能够焊接更大壁厚的钢管, 另外, 在氩气中5-10%的氢气, 再采用高频脉冲焊接电源, 也可提高焊接速度。 多焊炬氩弧焊适用于奥氏体和铁素体不锈钢管的焊接。 不锈钢焊管工艺技术——高频焊 3
抗大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的不锈耐酸钢总称。要达到不锈耐蚀作用,含铬(Cr)量不少于13%；此外可加入镍(Ni)或钼(Mo)等来增加效果。由于合金种类及含量不同，种类繁多。 不锈钢特点：耐蚀好，光亮度好，强度高；有一定弹性；昂贵。 不锈钢材料特性: 1、铁素体型不锈钢：其含Cr量高,具有良好耐蚀性及高温抗氧化性能。 2、奥氏体不锈钢：典型牌号如1Cr18Ni9,1Cr18Ni9T1无磁性,耐蚀性能良好,温强度及高温抗氧化性能好,塑性好,冲击韧性好,且无缺口效应,焊接性能优良,因而广泛使用。这种钢一般强度不高,屈服强度低,且不能通过热处理强化,但冷压,加工后,可使抗拉强度高,且改善其弹性,但其在高温下冷拉获得的强度易化。不宜用于承受高载荷。 3、马氏体不锈钢：典型如2Cr13,GX-8,具磁性,消震性优良,导热性好,具高强度和屈服极限,热处理强化后具良好综合机械性能。加含碳量多,焊后需回为处理以消除应力、高温冷却易形成8氏体,因此锻后要缓冷,并应立即进行回火。主要用于承载部件。 例： SUS 301 弹性不锈钢 SUS 304 不锈钢 10Cr18Ni9 它是一种奥氏体不锈钢,淬火不能强化,只能消除冷作硬化和获得良好的抗蚀,淬火冷却必须在水是进行,以保证得到最好的抗蚀性;在900℃以下有稳定的抗氧化性。适于各种方法焊接;有晶间腐蚀倾向,零件长期在腐蚀介质、水中及蒸汽介质中工作时可能遭受晶界腐蚀破坏;钢淬火后冷变形塑性高,延伸性能良好,但切削加工性较差。 1Cr18Ni9 它是标准的18-8型奥氏体不锈钢,淬火后能强化,但此时具有良好的耐蚀性和冷塑性变形性能；因塑性和韧性很高,切削性较差；适于各种方法焊接；由于含碳量较0Cr18ni9高,对晶界腐蚀敏感性较焊接后需热处理,一般不适宜用作耐腐蚀的焊接件；在850℃以下空气介质、以及750℃以下航空燃料燃烧产物的气氛中肯有较稳定的抗氧化性。 Cr13Ni4Mn9 它属奥氏体不锈耐热钢,淬火不能强化,钢在淬火状态下塑性很高,可时行深压延及其它类型的冷冲压;钢的切削加工性较差;用点焊和滚焊焊接的效果良好,经过焊
文章编号:100221639(2001)0120017203 热处理炉温度场的三维数值模拟 匡 琦,潘健生,叶健松 (上海交通大学高温材料及高温测试开放实验室,上海200030) 摘要:提出了一个描述热处理炉三维非线性温度场的有限元模型,该模型综合考虑了辐射、材料热物性参数和边界条件等复杂因素。根据此模型,使用大型非线性有限元软件M A RC对72k W井式渗碳炉进行模拟计算,计算机模拟结果与实测结果吻合较好。由此提供了一种良好的热处理炉虚拟生产手段,可作为智能热处理CAD的核心技术之一。 关键词:热处理炉;计算机模拟;温度场;有限元;智能热处理 中图分类号:T G151;T P273.5 文献标识码:A Three-d i m en siona l Nu m er ica l Si m ula tion of Te m pera ture F ield of Hea t Trea t m en t Furnaces KUAN G Q i,PAN J ian2sheng,YE J ian2song (H igh T emperatu re M aterials and T esting L ab.,Shanghai J iao tong U n iv.,Shanghai200030,Ch ina) Abstract:T h is paper p resen ts a fin ite elem en t model fo r describ ing the temperatu re field of heat treatm en t fu rnaces.In the model,such comp licated non linear facto rs as boundary conditi on s,physical p roperties and radiati on etc.are con sidered. Based on the model,the th ree di m en si onal non linear FE M analysis system M A RC is u sed to si m u late the temperatu re field of 72k W p it2type carbu rizing fu rnace,w here an increm en tal iterati on m ethod is also u sed.T he compu ter si m u lati on resu lts are w ell con sisten t w ith tho se of m easu rem en ts.T he w o rk p rovides an excellen t m ethod fo r the virtual operati o in of heat treatm en t fu rnaces.It m ay becom e one of the co re techno logies of in telligen t heat treatm en ts. Key words:heat treatm en t fu rnace;compu ter si m u lati on;temperatu re field;fin ite elem en t m ethod(FE M);in telligen t heat treatm en t 1 前言 热处理数学模型和计算机模拟技术是开发高度知识密集型热处理智能技术的关键,已日益为各国热处理界所重视。目前,对热处理炉温度场模拟计算往往只限于二维模型,而筑炉材料的热物性参数、边界条件中换热系数及炉内的辐射传热也大都简化处理[1～4],从而导致计算结果与实测数据误差较大。本文针对这一问题,建立了一个描述热处理炉的三维非线性稳态传热数学模型,全面考虑辐射、热物性参数和换热系数非线性变化对温度场的影响,以大型非线性有限元软件M A RC为平台模拟计算72k W 井式渗碳炉的温度场,并进行了实验验证,为热处理 收稿日期:2000210218;修订日期:2000211227 基金项目:国家“95”攻关项目——热处理CAD及其智能技术(962A01202201) 作者简介:匡 琦(19752 ),男,湖南双峰人,硕士研究生,从事计算机在材料科学中的应用研究工作; 潘健生(19352 ),男,教授,博士生导师,国际热处理 与表面工程联合会数学模型与计算机模拟技术委员 会主任,主要从事热处理过程的计算机数值模拟.炉的改造和优化设计提供了新的方法和途径。 2 热处理炉三维传热计算的数学模型 对于三维非线性稳态传热问题,其传热方程和边界条件的基本数学表达式为 5 x(k x 5T x)+ 5 y(k y 5T y)+ 5 z(k z 5T z)+q=0(1)式中:T为温度;t为时间;k x,k y,k z为x,y,z方向的材料导热系数;q为内热源项。 边界条件数学表达式 k x 5T 5x n x+k y 5T 5y n y+k z 5T 5z n z-q+h∑(T-T∞)=0 (2) 式中:h∑为对流和辐射的综合换热系数;q是热流项;n x,n y,n z分别是x,y,z方向的方向余弦。 求解热处理炉温度场分布问题实际就是求解在边界条件(2)下满足稳态热传导方程(1)的场函数T (x,y,z)[5～6] 。 3 非线性问题的处理 热处理炉温度场是一个复杂的非线性问题,其非线性主要来自以下两个方面:(1)筑炉材料的热物
敏化处理：18-8钢系列的奥氏体不锈钢在450C?850 C （此区间常称为敏化温度）短时间加热，使其具有晶间腐蚀倾向。这是因为碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400C?850C的温度范围内（敏化温度区域）时，会有高铭碳化物 （Cr23C6）析出，当铭含量降至耐腐蚀性界限之下，此时存在晶界贫铭，会产生晶间腐蚀，严重时材料能变成粉末。该方法一般只在不锈钢晶间腐蚀试验时采用。 （2）固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100C左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铭形成高铭碳化物）。 不同的不锈钢固溶化的温度烧有不同，304,316等奥氏体不锈钢一般是1050 C，奥氏体-铁素体双相不锈钢要高一点，可到1150 C . 固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100 C左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铭形成高铭碳化物）。这种热处理方法为固溶热处理。 固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的淬火'与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体）。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到1100 C。 我是搞火电的，回答可能不太全面，谁知道的可以继续补充
在电厂中，奥氏体不锈钢管进行冷弯加工，容易产生形变诱发马氏体相变（很拗口，其实就是产生了马氏体），容易引起耐蚀性的下降。ASME标准规定，当加工量超过一定量时就必须进行固溶处理 （3）稳定化处理：为避免碳与铭形成高铭碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb）,在加热到875C以上温度时，能形成稳定的碳化物。这是因为Ti （或Nb）能优先与碳结合，形成TiC （或NbC）,从而大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量），起到了牺牲Ti （或Nb）保护Cr的目的。含Ti （或Nb）的奥氏体不锈钢（如：1Cr18Ni9Ti , 1Cr18Ni9Nb）经稳定化处理后比进行固溶热处理更具有良好的综合机械性能。 稳定化处理：为避免碳与铭形成高铭碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），在加热到875 C以上温度时，能形成稳定的碳化物（由于Ti和Nb能优先与碳结合，形成TiC或NbC）,大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量），从而起到了牺Ti和Nb保Cr 的目的。 经稳定化处理比进行固溶热处理的奥氏体不锈钢，具有更好的综合机 械性能。 （4）所以，有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳 定化处理
45钢热处理过程温度场的数值模拟 任务书 1．课题意义及目标 学生应通过本次毕业设计，运用所学过的金属学及热处理等专业知识，了解45钢的概况、钢的热处理原理和热处理工艺；熟悉45钢的热处理工艺方法；熟悉ANSYS 软件；掌握ANSYS软件计算热处理过程温度场的方法，通过毕业设计为优化热处理工艺提高零件质量提供一定的理论依据。 2．主要任务 （1）制定45钢热处理工艺。 （2）模拟计算热处理加热过程某些时刻温度场的分布及某些特定位置温度随时间的变化关系。 （3）模拟计算热处理冷却过程某些时刻温度场的分布及某些特定位置温度随时间的变化关系。 （4）分析热处理过程温度场分布对45钢组织和力学性能的影响。 （5）撰写毕业论文。结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；格式符合太原工业学院学位论文格式的统一要求。 3．主要参考资料 [1] 赖宏，刘天模. 45钢零件淬火过程温度场的ansys模拟[J].重庆大学学 报，2003，26（03）:82-84. [2] 朱圆圆，祁文军，易挺，等. 钢件淬火过程温度场的数值模拟[J]. 新技 术新工艺，2008，（11）：97-99. [3] 崔忠圻，覃耀春.金属学与热处理[M]. 北京，机械工业出版社，2007： 230-308 4．进度安排
45钢热处理过程温度场的数值模拟 摘要：本论文中45钢的热处理工艺是通过复习《金属学与热处理》一书中钢的热处理原理来制定的，并借助ANSYS有限元软件建立轴对称模型，对其施加温度载荷来模拟计算热处理过程中某些时刻温度场的分布以及某些特定位置温度随时间的变化关系。结果表明：热处理加热过程开始时，圆柱体侧面的升温速度最快，中心处升温速度最慢，其余位置的速度介于二者之间，工件整体升温速度随着时间的增加逐渐下降；热处理冷却过程开始时，圆柱体侧面的降温速度最快，中心处最慢，其余位置的速度介于二者之间，另外，刚开始工件整体降温速度较快，随着时间的增加，工件整体降温速度逐渐下降。整个热处理过程中，工件中心和侧面的温度差随时间的增加而减少。 关键词：有限元法，45钢 ,热处理 ,温度场 The heat treatment of 45 steel's temperature field simulation Abstract：In this essay, 45 steel heat treatment process is through the review,author of sinosteel metallography and heat treatment of heat treatment principle to develop, with ANSYS finite element software axisymmetric model was established, and apply to simulation calculation at some point in the heat-treating process, distribution of the temperature field and certain position of temperature with time relationship. The results show that the heating temperature of the side face is the fastest and the center temperature is the slowest and the other position is between the two, the temperature of the workpiece increases gradually with the increase of time.Heat treatment cooling process, the outer surface of the fastest cooling, the center is the slowest, the rest of the speed between the two,moreover, the overall cooling rate of the workpiece is relatively fast, and the overall cooling rate of the workpiece decreases gradually with the increase of time. Throughout the heat treatment, the temperature difference of the workpiece center and the side face decreases with the increase of time. Keywords: Finite element simulation，45steel，Heat treatment,Temperature field simulation
计算机应用 淬火过程的计算机模拟及其应用 顾剑锋,潘键生,胡明娟 (上海交通大学高温材料及高温测试开放实验室,上海 200030) 摘要:籍助于温度场-相变-应力和应变的有限元分析方法(FEM),实现了复杂形状工件淬火过程的计算机模拟。模拟结果直观地显示任一时刻工件内部的温度分布、组织分布、应力分布、应变状况及工件任意位置上的冷却曲线,为使用者提供了用虚拟现实方法详尽分析和研究淬火工艺的工具。本文列举了几个实际应用的例子,计算机模拟将成为虚拟制造技术中的重要组成部分。 关键词:淬火;相变;温度场;应力场;有限元法;计算机模拟;虚拟制造 中图分类号:TB115;TG156.34 文献标识码:A 文章编号:025426051(2000)0520035203 Computer Simulation of Q uenching Process and Its Application GU Jian2feng,PAN Jian2sheng,HU Ming2juan (Shanghai Jiaotong University,Public Laboratory for High Temperature Materials and High Temperature Tests,Shanghai200030,China) Abstract:Computer simulation on complicate shaped parts during quenching process has been realized by using FEM analysis of temper2 ature field2phase transformation-stress and strain.The simulation results vividl y display the transient temperatrue field,microstructure distribution,stress and strain of the parts on any time,and show the cooling curve on any position of the parts.These results provide the user a tool for analyzing and studying on quenching technique in detail using virtual reality method.Several practically used examples are listed in this paper,and computer simulation will become im portant part of virtual manufacture technology. K ey w ords:quenching;phase transformation;temperature field;stress field;finite element method;com puter simulation;virtual manufac2 ture 1 前言 与淬火过程计算机模拟有关的基础理论研究工作近年来发展很快,例如温度2相变2应力/应变相互耦合的模型不断改进,已经可以考虑许多因素之间复杂的相互作用[1～3]。在相变计算方面文献[4]发展了多相转变的计算方法。就应力对相变的影响,近期工作[5,6]指出应力对相变动力学存在更为复杂的非线性关系。这些研究成果都有助于使计算机模拟的结果逐步接近于实际情况,引起热处理界的重视。淬火过程计算机模拟在实际生产中的应用已提到议事日程上来。一些作者已就此进行了有益的尝试[7,8]。尽管目前的淬火过程计算机模拟计算还远远未能被认为是成熟的技术,其准确性还不能令人满意,但是它与必要的试验测试相结合,可以成为研究淬火方法和制订工艺参数的辅助决策工具。本文介绍了应用计算机模拟技术进行几种形状复杂的零件的淬火过程虚拟生产试验的初步尝试。模拟计算是以大型有限元分析软件为平台,结合作者的二次开发程序来实现的。 2 数学模型 211 相变量计算 本文相变量计算与文献[9～11]所介绍的方法基本相同。用孕育期叠加法判断相变的开始,用avrami方程计算扩散型相变的转变量,用K oistinen2Marbuger方程计算马氏体转变 作者简介:顾剑锋(1970—),博士,讲师,江苏江阴人,主要从事热处理数学模型和计算机模拟,发表论文10余篇,获99年度国家教育部科技进步一等奖。E2mail:jianfeng.gu@univ2troyes.fr 基金项目:国家自然科学基金资助(No.59371073);国家科委“九五”攻关重点项目(No.962A01202201)。 收稿日期:1999211201量。在相变量的计算中考虑了应力状态的影响,因而对上述公式进行了修正[5,6]。 212 应力场分析 对淬火过程中应力应变以及淬火后残余应力和变形的预测的准确程度与所采用的材料力学模型密切相关。目前的淬火模拟已经从原来的弹性模型改进为弹塑性模型,考虑材料的力学性能,如加工硬化特性、塑性流动法则、屈服准则等等,通常采用Von2Mises准则、等向硬化条件和普朗特尔-劳埃斯(Prandtl2Reuss)塑性流动法则[5,6]。淬火过程中应力分析还必须考虑相变的影响,因此塑性区的处理远远较普通的应力分析复杂。总应变包括了弹性应变、塑性应变、热应变、相变应变和相变塑性应变等多项。 213 复杂淬火操作的模拟以及非线性处理 淬火过程的模拟涉及多因素非线性问题,因为界面换热系数、钢的热物性参数和力学性能参数都是温度的函数。相变潜热的引入更使问题变成高度非线性。实际生产中常遇到一些复杂的淬火操作,例如预冷淬火、控时浸淬、双液淬火、间歇淬火以及淬火2自回火等,都属于界面条件剧变的冷却过程,本文用下述方法处理:①模拟过程中,不同的冷却阶段调用不同的换热系数与温度的函数;②采用改进的增量迭代法处理非线性问题;③在边界附近采用较密的有限元网格;④在不同的冷却阶段,根据冷却速度的大小调整计算时间步长。3 借助于计算机模拟进行热处理虚拟生产试验 计算机模拟技术不仅有强大的计算功能,而且可以显示任意时刻工件内任意截面上的温度场、组织分布和应力场,能使操作者观察到各种等值面(温度值、应力值、应变值、组织分布
文件类别： 文件编号： 版本号: 颁布日期： 特殊过程控制程序 编制： 审核： 审定： 批准：
目录 1 目的 (2) 2 适用范围 (2) 3 定义 (2) 4 管理职责 (2) 5 管理内容 (2) 6相关/支持性文件 ........................................... 错误！未定义书签。
1 目的 对特殊过程进行鉴定、控制，以保证产品质量。 2 适用范围 生产过程中特殊过程的管理。 3定义 3.1特殊过程是指： 1)产品质量不能通过直接的测量或监控加以验证的工序； 2)产品质量需进行破坏性试验或采取复杂方法才能测量的工序； 3)该工序产品仅在产品使用或交付之后，不合格的质量特性才能暴露出来； 4）典型的特殊过程有：焊接、热处理、电镀、涂漆、塑料、铸造、锻造、压铸、粘结等。 3.2本公司特殊过程是焊接、涂漆、铆接、粘结等。 4 管理职责 4.1 工艺工装室是特殊过程鉴定的归口管理部门，负责组织特殊过程的鉴定工作，并按要求做好鉴定报告，公司工艺工装室不能验证的项目，与供货厂家或国家相关检测部门联系验证。 4.2 设备部负责工序过程中所使用设备的鉴定，确保设备参数符合有关技术文件中的要求。 4.3 质量部负责对鉴定过程中产品质量结果进行检验。 4.4 人力资源部负责对特殊工序操作人员的培训和资格认定，以保证操作者合格上岗。 4.5 生产部负责按技术文件中特殊过程的要求组织、监督作业。 5 管理内容 5.1特殊过程的鉴定及要求 5.1.1 工艺工装室确定鉴定日期及所需鉴定的工件或产品车，及相关技术条件,做好工艺鉴定前的准备工作,并对工艺过程进行监督。 5.1.2设备部对特殊过程鉴定所使用的设备进行检测，保证设备运行正常，并对设备参数进行监控。 5.1.3相关工艺人员对鉴定过程进行跟踪，指导操作者严格按技术文件中要求操作，并做好工艺参数、设备参数记录。