45钢热处理过程温度场的数值模拟

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

目录

1 前言 (1)

1.1 研究目的及意义 (1)

1.2 国内外研究进展 (3)

1.3 研究的内容及方法 (4)

2 数值模拟技术的概述 (5)

2.1 ANSYS软件的基本原理 (6)

2.2 热处理温度场数值模拟的基本理论 (7)

3有限元模拟过程 (9)

3.1 45钢的热处理工艺 (9)

3.2 有限元建模 (9)

3.2.1 热物性参数的选择 (10)

3.2.2 网格划分 (10)

3.3 ANSYS模拟过程 (11)

3.3.1 建模 (11)

3.3.2 定义材料热物性参数 (12)

3.4 加载求解阶段 (12)

3.5 结果及分析 (12)

3.5.1 正火过程 (12)

3.5.2 淬火过程 (16)

3.5.3 回火过程 (20)

3.5.4 对各点温度随时间变化的曲线图分析 (24)

4 结论 (30)

参考文献 (31)

致谢 (32)