不锈钢锻后热处理工艺的试验.研究与模拟

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1、西北工业大学工学硕士学位论文中的扩散速度；从而影响到奥氏体的均匀化的进程。因此，不锈钢中奥氏体均匀化所需的时间要比碳素钢长得多。因此，如果加热温度不够高或保温时间不够长时，钢中尚有未溶的碳化物或没有均匀化的奥氏体，淬火后则得不到均质的淬火组织；这时留存在碳化物中的合金元素和碳不能充分发挥作用，因而降低钢的淬透性，使钢热处理后的力学性能降低。因此，合金奥氏体形成时碳化物的溶解程度和奥氏体中成分的均匀程度，对该钢种热处理后组织与性能的影响非常大。此外钢合金含量高也会导致其淬透性极高，相变反应进行缓慢。在高温奥氏体化或均匀化后，即使空冷甚至炉冷也可获得半马氏体或马氏体组织。

2、但由于该不锈钢降低M3点的合金元素较多，淬火后组织中常含有大量的残余奥氏体。这种残余奥氏体在较低温度(一<370。C)回火时不容易转变，需在工件由奥氏体温度冷至室温后。继之以低于一70℃的温度进行冷处理。沉淀硬化型不锈钢由于碳含量低，即使具有完全马氏体组织，其硬度和强度也不会很高，但有较好的延展性和韧性。其高强或超高强度来自时效处理时各种极细小并弥散分布的沉淀相作用。沉淀硬化型不锈钢由于碳含量低，在进行热处理加热过程中要注意防止表面渗碳，这就要求热处理前钢件表面必须进行清洗，不得沾有油污和其它含碳物质；加热时不得使用还原性气氛15J。1．3数值模拟技术及其在热处理过程

3、中的应用概况1．3，1数值模拟技术的工程应用许多工程分析问题，如固体力学中的位移场和应力场分析、电磁学中的电磁场分析、振动特性分析、传热学中的温度场分析、流体力学中的流场分析等，都可归结为给定边界条件下求解其控制方程(常微分方程或偏微分方程)的问题，但能用解析方法求出精确解的只是方程性质比较简单，且几何边界相当规则的少数问题。对于大多数的工程技术问题，由于物体的几何形状比较复杂或者问题的某些特征是非线性的，则很少有解析解。这类涧题的解决通常有两种途径：一是引入简化假设，将方程和边界条件简化为能够处理的问题，从而得到它在简化状态的解。这种方法只在有限的情况下是可行的，因

4、为过多的筒亿可能导致不正确的甚至错误的结果。另一种就是在广泛吸收现代数学、力学理论的基础上，借助于现代科学技术的产物一计算机来获得满足工程需要的数值模拟结果，数值模拟技术是现代工程学形成和发展的重要推动力之～。目前在工程技术领域内常用的数值模拟方法有有限单元法、边界元法、离散单元法和有限差分法，但就其实用和应用的范围而言，主要还是以有限单元法为西北工业大学工学硕士学位论文主。有限单元法的基本思想早在20世纪40年代初期就有人提出，但真正用于工中则是在电子计算机出现后。目前，数值模拟技术通过计算机程序在工程中得到广泛的应用。到20世纪80年代初期，国际上较大型的面向工程

5、的有限元通用程序达到几百种，其中著名的有：ANSYS，NASTRAN，ASKA，ADINA，SAP等。它们多采用FORTRAN语言编写，规模达几万条甚至几十万条语句，其功能越来越完善。有限元通用软件不仅包括多种条件下的有限元分析程序，而且带有功能强大的前处理和后处理程序。由于有限元通用程序使用方便、计算精度高，其计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据。以ANSYS为代表的有限元分析软件，不断吸取计算方法和计算机技术的最新发展，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为解决现代工程学问题的有力工具。1．3．2有限元数值模拟在热处理过程中的应用概况目前

6、，在热加工过程中，物理模拟、数值模拟和计算机模拟已成为重要的研究方面和前沿课题之一。热处理过程中温度场、应力应变场和组织场等物理参量场研究，对优化热处理工艺、提高热处理质量以及发展新的热处理技术均有重要的作用。热处理过程是一个极为复杂的包含温度、组织转变、应力／应变相互作用的过程，其关系可见图卜1。①表示温度对应力的影响。以淬火为例，冷却初期零件表面冷却速度高，心部低，表面收缩量大，心部小，为保持物体的连续性，表面受拉应力，心部受压应力的作用，产生了热应力。此外，温度也影响材料的力学参数(弹性模量、泊松比、屈服应力和应变硬化率等)。②表示温度对组织转变的作用。即不同的

7、转变温度可获得不同的组织。③表示组织转变对应力的影响。组织转变引起体积改变，如奥氏体转变为马氏体或贝氏体时体积膨胀。在相变过程中，各组成相的比容差异将造成相变应力，同时由于材图1-1热处理中温度、组织转变和应力关系示意图Fig．1一IThesketchmapofre—lationamongtempera—ture，structuraltrans—formationandstresSin料的绝大多数参数除了依赖于温度，实际上heattreatmentprocess也依赖于相态，因此，相变也会对材料的力学行为产生影响。④表示组织转变对温度场的影响。组织转