铸锻合金热处理数值模拟及软件应用
数值模拟技术在大型锻件生产中的应用(1)
数值模拟技术在大型锻件出产中的应用摘要数值模拟技术在包管工件质量、减少材料消耗、提高出产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。
在钢锭凝固方面，有限元模拟程序MIPS可以阐发凝固过程中温度场的分布，确定不同时刻凝固前沿的位置，而且能预测缩孔和疏松的位置及尺寸。
使用该程序对220吨钢锭的出产工艺进行优化，成功地解决了疏松进入锭身的问题。
在锻造方面，已开发出了基于ANSYS的三维大变形弹塑性、弹粘塑性程序，可以阐发复杂的三维金属塑性成形问题。
热处置专用软件NSHT不仅可以阐发加热、淬火及回火过程中温度场分布，而且可以给出应力的分布及相态的变化过程，并已在实际出产中取得了成功。
前言大锻件出产具有单件、小批的特点。
出产前需要大量的人力和物力筹办原材料、模具或辅具，前期投入相当大，一旦产物报废，将造成很大的损掉，这对工艺制定的合理性提出了很高的要求。
在出产新产物或制定新工艺时，工艺人员往往无法按照经验确定工艺是否合理，只能采用大量尝试的方法进行研究。
由于大型锻件尺寸较大，不成能进行1∶1的实物尝试，而小件尝试有时会与实际出产过程相差过大。
而且物理尝试通常只能给出工艺过程某个阶段的成果，无法全面了解整个工艺过程，具有必然的局限性。
由于大锻件出产的这些特殊性，采用先进的数值模拟技术改变工艺制定过程中仅凭经验决定的现状是具有重要意义的。
1 数值模拟技术在现代制造中的地位和作用随着计算机技术的飞速开展，人类社会已经步入了信息时代。
计算机及网络不仅改变了人们生活方式，也同样改变了传统机械制造的概念与方法。
随着计算机辅助技术(CAX)的广泛应用，计算机已经深入到工业出产的各个环节之中。
一个现代的产物制造过程可以由图1来描述。
当接到出产任务时，首先采用CAD(Computer Aided Design)系统进行产物设计，其设计成果将由CAE(Computer Aided Engineering)系统对其出产工艺的可行性及合理性进行评估，如果其不满足制造要求或所需要成本太高，将返回到CAD系统中进行从头设计：如果通过了CAE的评估，就将采用CAM(Computer Aided Manufacturing)系统进行实际的出产制造。
基于热处理数值模拟技术优化钢铁材料铸造工艺的研究
基于热处理数值模拟技术优化钢铁材料铸造工艺的研究钢铁材料在工业制造中扮演着重要角色，其材料性能的优化对于提高产品质量以及节约生产成本至关重要。
钢材的热处理是一个关键的工艺环节，通过控制钢材的加热和冷却过程，可以改变其物理和化学性质，从而提高钢材的强度、韧性和耐腐蚀性。
为了实现钢铁材料铸造工艺的优化，热处理数值模拟技术被广泛应用。
热处理数值模拟技术是通过建立数学模型和计算方法，模拟和分析钢材在热处理过程中的温度分布、相变行为以及应力应变状态等参数。
通过优化模拟结果，可以实现钢材的微观结构控制和宏观性能改善，进而优化铸造工艺。
首先，热处理数值模拟技术可以模拟钢材的加热过程。
加热过程对于钢材的组织和性能具有重要影响，合理控制加热温度和加热速率可以实现钢材的均匀加热，避免过度热处理和局部过热等问题。
数值模拟可以计算出钢材的温度分布，帮助确定合适的加热工艺参数。
通过优化模拟结果，可以减少加热能耗，提高加热效率。
其次，热处理数值模拟技术可以模拟钢材的冷却过程。
冷却过程是钢材的固化过程，直接影响钢铁材料的组织和性能。
合理控制冷却速率和冷却介质可以改善钢材的力学性能、晶粒细化以及降低内部应力。
通过数值模拟，可以模拟和预测钢材的冷却曲线和冷却时间，在冷却过程中加入更合适的介质，通过优化模拟结果，可以减少冷却裂纹和变形等问题，并提高钢材的综合性能。
此外，热处理数值模拟技术还可以模拟钢材的相变行为。
钢铁材料在加热和冷却过程中会发生相变，如奥氏体向贝氏体的转变等。
相变过程影响着钢材的组织和性能，精确地模拟相变行为有助于了解相变机制，优化铸造工艺参数。
通过数值模拟，可以预测相变的开始和结束时间、相变的组织结构以及相变对钢材性能的影响。
通过优化模拟结果，可以调整相变参数，提高钢材的宏观和微观性能。
总结起来，基于热处理数值模拟技术的钢铁材料铸造工艺优化可以通过控制加热过程、冷却过程和相变行为等方面来改善钢材的组织和性能。
数值模拟可以帮助预测和优化铸造工艺参数，实现钢材的精确控制，提高产品质量和生产效率。
热处理数值模拟技术在钢铁工业中的应用及发展前景
热处理数值模拟技术在钢铁工业中的应用及发展前景热处理在钢铁工业中扮演着至关重要的角色，它能够改善钢材的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性等物理性能，提高钢材的质量和使用寿命。
而热处理数值模拟技术的出现，则极大地推动了钢铁工业的发展。
本文将重点探讨热处理数值模拟技术在钢铁工业中的应用以及它所展示的发展前景。
热处理数值模拟技术是利用计算机对热处理过程进行仿真与模拟的一种方法。
它通过对钢材的物理性能和热处理工艺参数进行建模和计算，可以预测钢材在特定热处理条件下的组织和性能变化。
这种技术不仅可以帮助工程师在设计过程中选择最佳的热处理参数，还可以提前预测和解决可能出现的问题，从而节省时间和资源。
首先，热处理数值模拟技术在钢铁工业中的应用十分广泛。
它可以应用于各种类型的钢材和热处理工艺，包括均质化退火、正火、淬火、时效处理等。
通过对热处理过程的模拟，我们可以了解到钢材的显微组织演变规律、相变行为以及物理性能的变化。
这些信息对于制定最佳的热处理方案以及优化新材料的设计十分重要。
例如，在开发高强度钢材或者特殊性能钢材时，热处理数值模拟技术可以帮助工程师预测材料的性能，并指导实际热处理过程中的参数选择。
其次，热处理数值模拟技术能够提高热处理的效率和质量。
传统的热处理过程需要进行大量的试验和实际操作，这既费时又耗费资源。
而借助数值模拟技术，工程师可以在计算机上进行大规模的参数优化和仿真实验，从而获得最佳的热处理方案。
这种方法不仅能够减少试验的次数和成本，还能提高热处理的效率和质量。
通过准确预测和控制热处理过程中的温度分布、相变行为和残余应力等关键参数，可以避免不必要的材料损伤和形变，同时确保钢材达到设计要求。
此外，热处理数值模拟技术能够提供更准确的材料模型和属性参数。
在传统的热处理方法中，材料的性能参数往往是经验值或者通过试验获得的，这样容易受到主观因素和试验误差的影响。
而数值模拟技术可以基于材料本身的物理性质和数学模型生成材料的性能参数，从而提高参数的准确性和可靠性。
数值模拟技术在《铸造工艺与设备》课程教学中的应用
数值模拟技术在《铸造工艺与设备》课程教学中的应用【摘要】本文探讨了数值模拟技术在《铸造工艺与设备》课程教学中的应用。
在介绍了课程背景和数值模拟技术的概述。
正文分别阐述了数值模拟技术在铸造工艺、设备设计、铸造工艺参数优化、实验教学以及学生影响方面的具体应用。
通过数值模拟技术，可以提高铸造工艺的精度和效率，帮助学生更好地理解和掌握相关知识。
在总结了数值模拟技术对《铸造工艺与设备》课程教学的价值，并展望了未来的应用前景。
数值模拟技术的不断发展，将为铸造工艺与设备领域带来更多创新与进步。
通过本文的研究，可以更好地认识数值模拟技术在教学中的重要作用，以及其对学生学习和未来发展的积极影响。
【关键词】铸造工艺、设备、数值模拟技术、教学应用、参数优化、实验教学、学生影响、教学价值、应用前景、课程背景、概述。
1. 引言1.1 课程背景《铸造工艺与设备》是一门重要的工程课程，旨在培养学生掌握铸造工艺的基本原理和实践技能。
在这门课程中，学生将学习如何设计和优化铸造工艺，以及选择和应用适当的铸造设备。
铸造是制造业中的重要工艺之一，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
随着科学技术的不断发展，数值模拟技术在《铸造工艺与设备》课程中的应用也日益重要。
数值模拟技术是一种通过计算机模拟实际过程的方法，可以帮助工程师们更好地理解和优化铸造工艺。
通过数值模拟技术，学生可以在虚拟环境中进行实验和优化，提高工艺设计的准确性和效率。
本文将重点探讨数值模拟技术在《铸造工艺与设备》课程教学中的应用，希望通过深入研究和讨论，为学生提供更好的学习体验和提升其工程实践能力。
1.2 数值模拟技术概述数值模拟技术是一种通过计算机进行模拟和分析工程问题的技术手段。
它利用数学模型和计算机算法对复杂的工程问题进行模拟和仿真，从而更好地理解和优化工艺过程。
在铸造工艺与设备课程中，数值模拟技术被广泛应用于模拟铸造过程中的流体力学、热传导、凝固等物理现象，为工艺参数优化和设备设计提供重要参考。
铸造计算机数值模拟技术及应用 (1)
［１］Ｊ
ｘ
ＺＨＯＵ．１…１
ＣＨＥＮ，Ｄ Ｍ
ＬＩＡＯ，Ｒ Ｘ
ＬＩＵ
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｅｃａｓｔ－
ｉｎｆｆｓ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２００８．Ｊｕｎｅ，ｐｐ８１６—８２１
Ｆｏｕｎｄｒｙ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ＺＨＯＵ Ｊｉａｎｘｉｎ，ＣＨＥＮ Ｌｉｌｉａｎｇ，ＬＩＡＯ Ｄｕｎｍｉｎｇ，ＬＩＵ Ｒｕｉｘｉａｎｇ
Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕｂｅｉ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４
Ｏｎ
ｔｉｏｎｓ ｏｆ ＩｎｔｅＣＡＳＴ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎｇ
ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＡＩ ｄｉｅｃａｓｔｉｎｇｓ－ｈｉｇｈ ｐｇＣＳＳＵｒｅ ＡＩ ｄｉｅｅａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ａｌｓｏ ｇｒａｖｉｔｙ
ｃａｎ
ＣａＳｔ－
Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ
Ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｅｅａｓｔｉｎｇ
引言
铸造ＣＡＥ技术是利用计算机技术来改造和提升传统铸造技术，对优化
铸造工艺．缩短试制周期牌低铸件成本、提高铸件质量有着重要的作用，它
的应用和推广必将为铸造行业带来很大的经挤和社会效益。 本文首先介绍了重力铸造、低压铸造、压力铸造计算机数值模拟技术的 数学模型，在此基础上给出了华铸ＣＡＥ在重力铸造、低压铸造、压铸上的部 分应用实例。
热处理数值模拟技术在材料表面冶金过程中的应用
热处理数值模拟技术在材料表面冶金过程中的应用随着现代工业的发展，材料科学和工程领域的研究成为了推动科技进步和产业发展的重要基础。
在材料制备和加工过程中，热处理技术被广泛应用于改变材料的结构和性能。
热处理数值模拟技术作为一种重要的工具，可以帮助工程师和研究人员更好地理解和优化材料的热处理过程，从而提高材料的性能和可靠性。
热处理是指通过对材料的加热、保温和冷却等处理过程，以改变材料的组织结构和性能。
在材料制备和加工中，经常需要对材料进行退火、淬火、时效和再结晶等热处理过程，以达到改善材料的硬度、强度、韧性、耐腐蚀性、疲劳寿命等性能的目的。
传统的热处理工艺设计通常是通过试错法进行的，即通过多次试验和经验总结来确定合适的工艺参数。
然而，这种方法往往效率低下、耗时长。
热处理数值模拟技术的出现，为优化热处理工艺提供了一种更加高效、准确的手段。
热处理数值模拟技术是运用计算机建立数学模型，通过有限元分析、计算流体力学等数值方法来模拟和预测热处理过程中材料的温度场、相变过程、残余应力分布等关键参数。
通过模拟温度场和冷却速度等因素对物质的影响，可以为热处理工艺的优化提供合理的依据。
热处理数值模拟技术的应用可以从多个方面来考虑。
首先，数值模拟技术可以模拟材料在加热过程中的温度场分布，从而帮助工程师更好地控制和调节热处理过程中的温度变化。
这对于决定材料的相变过程和组织结构具有重要意义。
通过调整温度分布，可以改善材料的相变过程，从而实现优化材料的目的。
其次，热处理数值模拟技术可以模拟材料在冷却过程中的相变行为。
冷却速度是影响材料性能的关键因素之一。
通过分析和预测材料的冷却速度分布，可以更好地控制材料的相变行为，并选择合适的冷却速度来满足材料性能的要求。
此外，热处理数值模拟技术还可以预测材料在退火和时效处理过程中的组织结构和性能变化。
通过模拟材料的时效过程，可以预测材料在不同时效时间和温度下的组织结构演变，为优化时效工艺参数提供依据。
热处理数值模拟技术在冶金工业中的应用及优化研究
热处理数值模拟技术在冶金工业中的应用及优化研究在冶金工业中，热处理是一项重要的工艺，涉及到材料的组织结构和性能的调控与改善。
为了有效地实现热处理工艺的优化，热处理数值模拟技术在冶金工业中得到了广泛的应用。
本篇文章将重点探讨热处理数值模拟技术在冶金工业中的应用，并针对其中存在的问题进行优化研究。
首先，热处理数值模拟技术在冶金工业中的应用主要包括以下几个方面。
首先，数值模拟技术可以用于预测和优化热处理过程中的温度场分布。
通过建立热传导模型，并考虑到材料的热物性参数、热边界条件和加热设备的特性，可以精确地计算出热处理过程中各个位置的温度。
这对于热处理工艺的稳定性和效果的控制非常关键。
其次，数值模拟技术可以用于预测和优化热处理过程中的相变行为。
热处理过程中，材料内部会发生相变现象，如固溶体的析出、晶体的生长等。
热处理数值模拟技术可以通过建立相变动力学模型，预测出相变的发生位置、速率和类型，从而为热处理工艺的优化提供依据。
此外，数值模拟技术还可以用于预测和优化热处理过程中的应力和变形行为。
热处理过程中，材料内部会产生应力和变形，这对材料的工作性能和寿命有重要影响。
通过建立热机械耦合模型，可以预测出热处理过程中材料的应力和变形分布，为优化热处理工艺提供指导。
最后，数值模拟技术还可以用于预测和优化热处理过程中的显微组织和性能。
热处理过程中，材料的显微组织会发生变化，从而影响材料的性能。
通过建立显微组织演变模型，可以预测出热处理后材料的显微组织分布和性能，为热处理工艺的调控和优化提供依据。
然而，在热处理数值模拟技术在冶金工业中的应用过程中，仍然存在一些问题需要解决和优化。
首先，数值模拟结果的准确性和可靠性有待提高。
热处理过程中涉及的物理过程非常复杂，且涉及到大量的参数和边界条件，这些参数和边界条件的准确性对数值模拟结果的准确性有着重要影响。
因此，需要深入研究各种参数和边界条件的测量和估计方法，提高数值模拟结果的可靠性。
热处理数值模拟在锻造工艺优化中的应用探究
热处理数值模拟在锻造工艺优化中的应用探究引言：锻造工艺是一种重要的金属加工方法，广泛应用于航空航天、汽车制造、能源装备等领域。
工艺参数的优化对于确保锻件质量、提高生产效率具有重要作用。
然而，通过试验方法对工艺参数进行优化是一项耗时、耗能且昂贵的工作。
随着计算机模拟技术的不断发展，热处理数值模拟成为一种有效的手段，能够帮助优化锻造工艺，提高产品质量。
本文将探究热处理数值模拟在锻造工艺优化中的应用。
一、热处理数值模拟的基本原理热处理数值模拟通过建立锻件材料的数值模型，并运用数值模拟软件进行计算，模拟出材料在加热、保温、冷却等过程中的温度分布、应力应变分布等物理量的变化。
其基本原理包括：1. 材料本构模型：选择适当的本构模型对于准确模拟材料的力学行为至关重要。
常用的本构模型包括弹性模型、塑性模型、细化本构模型等，根据锻造工艺的要求选择合适的模型。
2. 热传导方程：热传导方程是描述材料加热、保温、冷却过程中温度分布的基本方程。
通过求解热传导方程，可以得到材料温度分布的变化规律。
3. 边界条件：为了准确模拟实际的锻造工艺过程，需要给定适当的边界条件。
边界条件包括初始温度、加热速率、冷却介质等。
二、热处理数值模拟在锻造工艺优化中的应用1. 确定最佳加热工艺：热处理数值模拟可以帮助确定最佳的加热工艺参数，以达到预期的材料性能。
通过模拟不同加热温度、加热时间等参数的变化对材料的显微组织和力学性能进行分析，选择最佳的加热工艺参数。
2. 预测变形和裂纹：锻造过程中会产生一定程度的变形和应力集中，甚至会引发裂纹。
热处理数值模拟可以预测锻造过程中的变形和应力分布，帮助预防裂纹的产生，通过优化工艺参数减少变形和应力集中，提高锻件的质量。
3. 优化冷却介质：冷却介质可以对锻件的性能产生重要影响。
热处理数值模拟可以模拟不同冷却介质的冷却速度和温度分布，并对材料的变化进行分析。
通过优化冷却介质，可以改善材料的相变行为和显微组织，提高锻件的综合性能。
锻压工艺的数值模拟软件-QFORM
锻压工艺的数值模拟介绍‐Qform北京创联智软科技有限公司刘寒龙010‐84470288数值模拟是工艺设计及改进的一种工具数值模拟是工艺设计及改进的种工具内容纲要•QFORM 软件简介•QFORM 软件功能•QFORM 软件特点•QFORM 应用实例•总结1991 1991….1998…. 2011FORM FORM--2D一个多人专业研发团队历经20多年的软件开发 全力打造专业的锻压模拟软件内容纲要•QFORM 软件简介•QFORM 软件功能•QFORM 软件特点•QFORM 应用实例•总结Q Form3D用于多种材料成型工艺类型的模拟应用：◆挤压成形◆辊锻工艺◆模锻◆穿孔斜轧◆热处理与微观组织预测6‐曲轴锻压模拟，超过16.6万节点汽车轴梁的锻压模拟可以模拟各种锻造成型工艺Q Form3D挤压成形辊锻工艺模锻穿孔斜轧热处理与微观组织预测内容纲要•QFORM 软件简介•QFORM 软件功能•QFORM 软件特点•QFORM 应用实例•总结软件特点A. 网格∙ 四面体有限元方法。
∙四面体有限元方法∙ 全自动网格生成和无须人工干涉自适应网格再生。
∙ 刚‐粘‐塑性材料模型。
B. 模拟功能∙ 非等温全三维变形模拟。
∙ 工件冷却模拟。
∙ 工件摆放中冷却模拟。
∙工件摆放中冷却模拟∙ 自动连续模拟工艺链，链中可有99个不同的工序。
∙ 模具与工件自动定位接触。
∙ 锻锤或螺旋压力机多次打击模拟。
C. 支持数据库数据库由QForm软件公司提供，也可以自编存入数据库，数据库为开放式结构。
∙ 材料数据库，包括机械特性（流动应力、弹性系数和热参数），模具材料和润滑剂。
QForm可以提供多种钢材的数据和许许多多的合金（有色合金、耐热合金）数据。
∙ 设备数据库，包含机械偏心／曲柄压力机、锻锤、螺旋压力机、液压机和电镦机。
热模锻‐曲轴D. 工艺向导∙ 几何数据，由CAD系统生成的零件及模具表面封闭的IGES文件。
∙ 由数据库提供工件和模具材料、润滑剂和设备参数。
凝固过程数值模拟铸造CAE软件在船用铸钢件上的应用
型与凝固过程数值模拟铸造CAE软件在船用铸钢件上的应用1 前言铸件的生产过程有许多不可知因素，特别是充型与凝固过程，这些因素使得缺陷的形成原因和部位无法确定，因此也就只能凭经验采取预防措施。
随着科学技术的发展，计算机技木在铸件生产上的应用，使许多不可知因素可以用计算机进行温度场的数值模似而变为可知。
然而如果仅应用能量守恒方程进行铸件凝固过程的数值模拟，而忽略充型过程中的传热，必然会对凝固过程的温度场计算造成误差。
因此铸件温度场的数值模拟，只有在前期充型过程温度场与流动场的耦合模拟基础上进行才更有意义。
我厂是生产船用大马力低速柴油机的专业厂家，对铸件的生产要求很高，面且铸件大部分是单件小批量的中大件，为提高铸件质量减少试制费用，提高铸件出品率，1997年9月就开始用华中理工大学研制的“流动场与温度场耦合模拟及凝固模拟”软件代替原来使用的“纯温度场模拟”软件。
2 软件简介软件在Windows操作坏境下工作，硬件需要586以上的CPU；硬盘＞1G；内存＞16M。
软件包括3个部分：前置处理软件系统（实体造型和网格剖分）；铸钢铸造CAE系统和结果显示系统。
2.1 前置处理软件系统这个系统包括了实体造型和网格剖分，实体造型借用了AutoCAD R12.0 For Windows的实体造型系统AME （ Advanced Modeling Extension ）铸件三维造型完成以后，接下来就是要进行网格单元剖分，生成计算分析所需要的有限差分网格。
利用AutoCAD Rl2.0 for Windows集成开发环境ADS （AutoCAD Develop ment System）提供的1套完整的二次开发函数，研制出的铸件有限差分网格自动剖分模块以应用程序形式，外挂于AutoCAD Rl2．0 fOr Windows之上，使三维造型与网格剖分融为一体，具有人机界面友好、剖分速度快等优点。
2.2 铸钢铸造CAE系统本系统利用网格剖分后生成的文件，经输入基本参数（如初始温度、化学成份、各材料的热物性值、边界条件、“动态松弛因子”、收敛判据等）形成初始文件，然后进行计算，并自动存贮计算文件。
基于数值模拟的热处理工艺优化及其在工业生产中的应用
基于数值模拟的热处理工艺优化及其在工业生产中的应用热处理是一种重要的金属材料加工工艺，它通过加热和冷却的方式改变材料的组织结构和性能，以满足工程需求。
随着数值模拟技术的发展，人们可以更加准确地预测和优化热处理过程，提高产品质量和生产效率。
本文将重点探讨基于数值模拟的热处理工艺优化及其在工业生产中的应用。
一、数值模拟在热处理工艺优化中的应用数值模拟技术在热处理工艺优化中具有重要的作用。
通过建立数学模型和计算模拟，可以对材料的温度场、相变组织演变、残余应力等进行准确预测，为工艺参数的优化提供依据。
首先，数值模拟可以帮助确定适当的加热和冷却速率。
在热处理过程中，加热速率会影响材料的晶粒度和组织分布，冷却速率则会影响材料的硬度和强度等力学性能。
通过对材料的热传导和相变过程进行数值模拟，可以确定最佳的加热和冷却速率，以获得理想的材料性能。
其次，数值模拟可以优化工艺参数，提高产品质量。
热处理过程中的工艺参数，如加热温度、保温时间、冷却介质等，对最终产品的性能有着重要影响。
通过建立数学模型和计算模拟，可以对不同工艺参数进行优化分析，找到最佳的工艺参数组合，以获得理想的材料性能，同时减少能源消耗和生产成本。
另外，数值模拟还可以预测材料的残余应力分布。
在热处理过程中，由于温度的变化和组织结构的演变，材料内部会产生残余应力。
这些残余应力可能导致材料的变形、开裂和失效等问题。
通过数值模拟，可以预测材料的残余应力分布，并且优化工艺参数，减少残余应力的产生，提高材料的稳定性和可靠性。
二、数值模拟在工业生产中的应用案例数值模拟在工业生产中已经得到了广泛应用，并取得了丰硕成果。
下面将以几个实际案例来说明数值模拟在热处理工艺优化中的应用。
1. 高温合金的热处理优化高温合金是一类在高温和极端环境下使用的特殊材料，其热处理过程对性能的影响至关重要。
通过建立高温合金的数学模型和计算模拟，可以预测材料的相变行为、相组成和残余应力分布等。
数值模拟技术在《铸造工艺与设备》课程教学中的应用
数值模拟技术在《铸造工艺与设备》课程教学中的应用【摘要】本文旨在探讨数值模拟技术在《铸造工艺与设备》课程教学中的应用。
在将介绍研究背景、研究意义以及研究目的。
在将详细阐述数值模拟技术在铸造工艺与设备课程教学中的基本概念，应用案例分析，实践教学设计，教学效果评价以及未来发展方向。
在将总结数值模拟技术在铸造工艺与设备课程教学中的推动作用，提升学生综合能力的表现，以及在教学改革和创新中的重要性。
通过本文的探讨，期望对铸造工艺与设备课程教学的发展提供一定的参考和启示，推动教学方法的创新和改进。
【关键词】数值模拟技术、铸造工艺与设备、课程教学、基本概念、应用案例、实践教学设计、教学效果评价、未来发展方向、推动作用、学生综合能力、教学改革、创新、重要性。
1. 引言1.1 研究背景铸造工艺与设备是制造业中一个重要的领域，其教学内容涉及到金属、非金属和合金材料的熔化、浇注、凝固和成形过程，以及相关设备的设计和使用。
随着现代科技的发展，数值模拟技术在铸造工艺与设备领域的应用越来越广泛。
传统的教学方法主要依靠课堂讲解和实验演示，学生往往难以深入理解复杂的铸造工艺原理和设备操作方法。
而数值模拟技术可以通过计算机模拟熔化、浇注和凝固等全过程，直观地展示每个环节的变化规律，帮助学生更好地理解和掌握相关知识。
数值模拟技术还可以模拟各种不同情况下的工艺优化和设备设计，帮助学生学会利用科技手段进行问题分析和解决。
在铸造工艺与设备课程教学中引入数值模拟技术，有助于提升教学质量和学生学习效果。
1.2 研究意义数要求、格式要求等。
以下是关于的内容：数值模拟技术在铸造工艺与设备课程教学中的应用具有重要的意义。
通过数值模拟技术的引入，可以提高学生对铸造工艺与设备的理解和掌握程度，使他们在学习过程中更加直观地了解铸造过程中的各种现象和规律。
数值模拟技术可以帮助学生在实践中更好地掌握铸造工艺与设备相关知识，促进他们的动手能力和实践能力的提升。
热处理数值模拟在金属变形过程中的应用研究
热处理数值模拟在金属变形过程中的应用研究热处理是金属加工中的重要工序，通过控制和改善金属的组织结构和性能，能够显著提高金属制品的质量和性能。
而数值模拟作为一种经济、高效、可靠的工具，已经被广泛应用于热处理过程的研究中。
本文将对热处理数值模拟在金属变形过程中的应用进行探讨。
1. 数值模拟在金属变形过程中的意义金属在变形过程中会发生组织改变、非均匀变形、残余应力等问题。
通过数值模拟，可以预测变形过程中的组织演变、应力分布、变形均匀性等关键参数，进而指导实际操作和优化工艺参数，提高产品的性能和质量。
2. 热处理数值模拟的建模方法热处理过程涉及多物理场的相互作用，通常需要考虑热传导、相变、塑性变形等多个因素。
数值模拟常用的建模方法包括有限元方法和有限差分法。
其中，有限元方法可以较为准确地描述材料的本构模型、界面自由能等物理性质，而有限差分法则更适用于分析大尺度、大时间尺度的问题。
3. 数值模拟在金属热处理中的应用案例3.1 热处理过程的温度分布预测通过数值模拟，可以对金属在热处理过程中的温度分布进行预测。
例如，利用有限差分法建立热传导方程，考虑了金属和环境的热交换，可以准确地计算出材料内部和表面的温度变化情况。
3.2 热处理过程的相变演化模拟金属在热处理过程中常常伴随着相变现象，例如固溶体析出、相变析出等。
通过数值模拟，可以对相变演化过程进行模拟和预测。
例如，有限元方法可以模拟固溶体相变的晶粒尺寸和分布，在加热或冷却过程中预测出固溶体相变的时机和位置。
3.3 热处理过程中的应力分布预测金属在热处理过程中也会受到应力的影响，而应力的分布又会影响材料的性能和质量。
数值模拟可以预测金属在热处理过程中的应力分布。
例如，有限元方法可以模拟金属的塑性变形行为和形变特征，进而预测应力的分布情况。
4. 数值模拟在优化热处理工艺中的应用通过数值模拟，可以模拟和分析不同工艺参数对金属材料性能的影响，从而优化热处理工艺。
例如，通过有限元方法模拟金属的晶粒生长规律，进一步优化固溶体热处理的时间和温度参数，以获得最佳的组织和性能。
三种铸造模拟软件对大型薄壁复杂铝合金舱体件低压铸造模拟对比分析
三种铸造模拟软件对大型薄壁复杂铝合金舱体件低压铸造模拟对比分析近年来，随着工业技术的不断发展和进步，大型薄壁复杂铝合金舱体件在航空航天、汽车制造等领域中得到了广泛应用。
在生产过程中，低压铸造是一种常用的方式。
为了提高铸件的质量以及生产的效率，铸造模拟软件的应用变得越来越重要。
本文将比较分析三种铸造模拟软件在大型薄壁复杂铝合金舱体件低压铸造模拟中的优缺点。
首先，我们介绍一下三种铸造模拟软件。
第一种是ProCAST软件，它是由法国ESI集团研发的一款CAD/CAM软件。
第二种是MAGMAsoft软件，它由德国MAGMA公司开发，具有高效准确的铸造仿真能力。
第三种是FLUENT软件，它是ANSYS公司的产品，主要用于流体动力学和热传导模拟。
对于大型薄壁复杂铝合金舱体件低压铸造模拟而言，首先需要考虑的是模型的建立和几何形状的准确度。
经过对比发现，ProCAST软件在模型的建立和几何形状的准确度方面表现出色。
其次，我们需要考虑材料性能和铸造过程的参数。
MAGMAsoft软件在材料性能和铸造参数方面提供了丰富的选项和准确的模拟分析。
最后，我们需要考虑流体动力学和热传导等方面的模拟能力。
FLUENT软件在这方面表现出强大的功能和精确的计算。
在比较分析的过程中，我们选择了一个大型薄壁复杂铝合金舱体件的实际案例，将三种铸造模拟软件应用于该案例中进行仿真。
从仿真结果来看，三种软件在模拟效果上都具有一定的优势和准确性。
然而，每种软件在不同方面存在一些差异。
首先，ProCAST软件在模型建立和几何形状准确度方面表现出色。
其具有精细的网格划分和准确的几何形状还原，能够很好地模拟出铝合金舱体件的形状和微观结构。
其次，MAGMAsoft软件在材料性能和铸造参数方面具有丰富的选项和准确的模拟分析能力，能够很好地预测铸造过程中的缺陷和变形。
然而，FLUENT软件在流体动力学和热传导模拟方面具有明显优势。
它能够精确地计算出流体在铸型中的流动情况和热传导过程，能够提供更加准确的温度和压力分布。
铸件形成过程计算机数值模拟的发展及应用
铸件形成过程计算机数值模拟的发展及应用作者：宫伟祥武玉平王佳佳来源：《中国科技博览》2019年第09期[摘要]铸造过程的数值模拟是信息学、材料学、冶金学、流体力学、传热学、数学及计算机等各个学科的交叉，是国际公认的先进制造科学的前沿，有的学者将其称之为“柔性铸造技术”，我国将其列为CIMS（ComputerIntegrated Manufacture System）中的关键技术。
铸造过程数值模拟技术是改造传统铸造产业的必由之路。
铸造过程计算机数值模拟，包括凝固过程温度场的数值模拟、充型过程流动场的数值模拟、应力场数值模拟和微观组织形态的数值模拟。
通过对这些单一和耦合过程数值模拟的研究，可以对铸件成形过程中产生的诸如缩孔、缩松、气孔、夹渣、浇不足、裂纹等各种铸造质量问题进行分析，找出其产生的内在原因，达到优化铸造工艺，消除铸造缺陷，提高产品质量的作用。
[关键词]铸件形成过程；计算机；数值模拟；发展及应用中图分类号：TG250 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0385-011、前言由于产品质量预测在计算机上进行，并没有经过实际生产，因而可以节省大量的人力、物力、财力。
尤其是新产品试制和大批量造型线生产的铸件，既方便快捷又有显著的经济效益。
通过计算机数值模拟还可以使一直建立在生产经验基础上的旧铸造工艺设计从经验走向科学。
2、数值计算的基本理论铸造过程计算机数值模拟技术是利用数值分析技术、数据库技术、可视化技术结合经典传热、流动及凝固理论对铸件成形过程进行仿真模拟，以模拟出铸件充型和凝固及冷却中的各种物理场、温度场，并据此对铸件进行质量预测的技术。
这项技术可在制造工艺装备及浇注之前，综合评价各种工艺方案与铸件质量的关系，并在计算机屏幕上显示出铸造全过程，预测铸造缺陷，这就使得铸造工艺人员能够根据所存在的问题及时修改方案，从而获得合格铸件。
铸造过程的数值模拟涉及到充型过程和凝固过程的模拟，在进行凝固过程计算时假设铸型是瞬时充满的，这时只需计算温度场即可。
优选铸造过程数值模拟及应用实例
JSCAST在铸造行业中的应用
JSCAST系统各功能模块
JSCAST:按用户的铸造工艺分类
JSCAST:按用户类别分类
JSCAST的概要
CAD I/O
三维CAD：STL
－要在铸造技术人员的日常 工作中得到广泛的应用：
直浇口：HZTJ1-120，L=300（共1个，芯盒内刻定位）
冒口：30×100/80×150，l=150（共4个）
滑枕3D模型
冒口 铸件
型芯
直浇道 横浇道
冷铁 内浇道
网格的剖分
<网格形状> <总网格数> <铸件网格数> <重力方向> <终止条件>
立方体网格
2505510
304631
Z轴负方向
流动 充填率99.0 [％] 凝固
考虑背压的充型解析（实例1）
仅在左侧上部 开设排气孔
在两侧上部同时 开设排气孔
資料提供：大阪大学
考虑背压的充型解析（实例2）－机动车引擎盖
气体卷入：缺陷和解析结果
(a) 实际生产结果
(b) 模拟解析结果
資料提供：大阪大学
考虑背压的充型解析（实例3）－箱型
資料提供：東芝机械㈱
考虑背压的充型解析（事例3）－箱型
铸 造
CAE
在
铸 造
优选铸造过程数值模拟及应用
中 的 应
实例
用
内容简要
1.高力科公司概要 2.关于铸造CAE 3.JSCAST的概要 4.JSCAST的适用材质及铸造工艺 5. 实际案例解析
高力科公司概要
数值模拟在单晶高温合金熔模铸造中的应用
精 密 成 形 工 程第16卷 第4期 180JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 2024年4月收稿日期：2024-01-29 Received ：2024-01-29基金项目：国家自然科学基金资助项目（U1508213）；国家科技重大专项资助项目（J2019VI00230139）；山东省自然科学基金资助项目（ZR2020ME110）；潍坊市科技发展计划（2022ZJ1097）；鸢都学者青年专家项目Fund ：The National Natural Science Foundation of China (U1508213); National Key R&D Program of China (J2019VI00230139); Provincial Natural Science Foundation of Shandong (ZR2020ME110); Science and Technology Development Plan of Weifang (2022ZJ1097); Yuandu Scholar Youth Expert Project引文格式：孟祥斌, 邹明科, 张朝威, 等. 数值模拟在单晶高温合金熔模铸造中的应用[J]. 精密成形工程, 2024, 16(4): 180-189. MENG Xiangbin, ZOU Mingke, ZHANG Chaowei, et al. Application of Numerical Simulation in Investing Casting Technology of Single Crystal Superalloy[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(4): 180-189. *通信作者（Corresponding author ）数值模拟在单晶高温合金熔模铸造中的应用孟祥斌1,2,3,4*，邹明科5，张朝威5，周宝玲6，李金国5*（1.潍坊科技学院，山东 潍坊 262700；2.潍坊市先进动力系统用热端材料及单晶部件制备技术重点实验室，山东 潍坊 262700；3.山东省农机装备用材料工程高校特色实验室，山东 潍坊 262700；4.山东半岛蓝色经济工程研究院，山东 潍坊 262700；5.中国科学院金属研究所，沈阳 110016；6.中国航发动力股份有限公司，西安 710021） 摘要：由于单晶高温合金消除了晶界这一高温薄弱结构，已成为航空发动机首选的热端部件材料。
热处理数值模拟模型的参数优化及其在工艺设计中的应用
热处理数值模拟模型的参数优化及其在工艺设计中的应用热处理是一种广泛应用于金属材料加工领域的热加工工艺，可以改变金属材料的力学性能和组织结构。
数值模拟模型在热处理工艺设计中起着重要的作用，可以帮助工程师预测和优化材料的性能。
然而，模型的准确性和可靠性取决于一系列的参数，因此参数优化对于提高数值模拟模型的精度和可信度至关重要。
在热处理数值模拟模型中，常用的参数包括热传导系数、热边界条件和材料物性等。
这些参数对于模型的精度和可靠性产生着直接的影响。
因此，优化这些参数是提高模型准确性和可靠性的关键一步。
对于参数优化，我们可以采用两种主要的方法：试验设计和数值优化。
试验设计是通过一系列实验来寻找最佳参数组合。
在热处理领域，这可能会耗费大量的时间和资源。
另一种方法是数值优化，它通过计算机模拟和算法搜索的方式，寻找最佳参数组合，既可以节省时间成本，又可以提高优化效率。
对于数值优化方法，最常用的算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。
这些算法基于不同的搜索策略和算法操作，可以帮助我们在复杂的参数空间中找到最佳解。
在工艺设计中，热处理数值模拟模型的应用可以帮助工程师预测材料在不同工艺条件下的性能。
通过模拟不同温度、时间和冷却速度等参数的影响，工程师可以优化热处理工艺，以满足特定的性能要求。
例如，在航空航天领域，材料的强度和韧性等特性对于航空器的安全至关重要。
通过数值模拟模型，工程师可以预测不同工艺条件下材料的性能，并根据需求优化工艺参数，以确保材料具备所需性能。
此外，热处理数值模拟模型的应用还能帮助工程师预测和解决一些常见的问题。
例如，热处理过程中可能会产生材料变形、残余应力和裂纹等问题。
通过数值模拟模型，我们可以预测和优化这些问题，减少实验成本和时间，提高工艺可控性和稳定性。
最后，热处理数值模拟模型的应用还可以指导新材料的研发与工艺设计。
随着科学技术的不断进步，新型材料的研发和应用已经成为推动工业发展和创新的重要驱动力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《铸锻合金热处理数值模拟及软件应用》课程学习的认识和体会前言：随着现代化工业的发展，人们对机械零件的性能和可靠性的要求越来越高。
金属零件的内在性能和质量，除材料成份特征外，主要是在热加工过程中形成的。
材料热处理是保证零件内在质量的重要技术，由于热处理过程中零件自身的热传导、相变和应力的变化都无法直接观测，传统的热处理技术不可否认其不同程度的盲目性，与机械工业现代化的要求不相适应，现代计算机技术与热处理工艺的结合已成为当务之急。
正文：热处理作为材料加工过程的后部工序,对零件的性能和质量起着重要的作用。
但由于热处理过程中,零件的内部温度分布不均匀,组织转变不均而产生残余应力会造成零件的不均匀变形,降低零件的抗弯曲、扭转强度和疲劳强度,增加断裂敏感性。
在同样的选材条件下,如果选择好的热处理工艺,就能够产生合理的应力分布,减小不均匀变形,延长使用寿命。
因此,合理制定工艺对热处理来说至关重要。
数值模拟的目的是揭示热处理过程中零件内部的瞬态温度场、组织变化、内应力或渗层浓度变化等,进而指导生产实践。
热处理过程中零件内部温度的变化引起相变,而相变潜热反过来影响零件温度场;温度变化和相变也同时导致零件内部应力场。
因此热处理过程的模拟必须采用温度———相变———应力/ 应变三者耦合的算法[1-3]。
一、热处理数值模拟的研究内容和方法1.含相变的耦合过程热处理过程如淬火和回火等都包含相变。
例如,加热时,珠光体或铁素体转变成奥氏体;冷却时,奥氏体转变成珠光体或马氏体。
零件内部温度和应力/ 应变的分布也随加热或冷却过程产生和重新分布。
温度、组织和应力/ 应变三者相互作用(如图1所示) ,称作“金属—热—力学耦合”[6 ]。
整个耦合系统包括如下一些相互作用。
1) 热应力:在热处理过程中,零件中由于加热或冷却不均匀产生了温度梯度,由此产生热膨胀和热应力。
2) 塑性功生成热:一般热处理过程中,塑性变形所产生的热量很少,可以忽略不计。
3) 相变:温度是影响相变开始和进程的主要因素。
4) 相变潜热:相变过程产生的热量影响温度场。
5) 相变应力和相变塑性:相变会造成零件的体积膨胀或收缩。
当这种体积膨胀不均匀时,产生的应力和应变,叫做相变应力和应变。
6) 应力诱导相变:相变行为也受工件内存在的应力/应变的影响。
例如,在拉应力作用下珠光体相变时间减少。
又如在外力作用下,即使材料在高于马氏体转变开始温度,马氏体相变也可能发生。
7) 碳浓度分布的影响:当渗碳零件淬火时,如图1 中的虚线所示,渗入的碳的分布通过材料性能变化影响温度和应力/ 应变。
含碳量不同的钢的等温转变曲线( TTT) 和连续冷却转变曲线(CCT) 应作为数值模拟的基本数据。
2.混合定律假设热处理零件是由多相质点混合而成的,材料热物性参数和力学性能可用混合定律描述[7 ,8 ] :其中ξⅠ代表Ⅰ相的体积分数。
公式(1) 可应用于多相混合组织的热容、导热系数、热膨胀系数等热物性参数的计算,也适用于弹性模量E 及屈服极限等力学性能参数的计算。
例如当知道了组织中各相的热容和体积分数时,就可利用它计算组织的平均热容。
此定律为多相混合组织的热容计算提供了方便,但作了一定的近似处理。
3.相变动力学热处理过程中的相变属固态相变,根据形核和长大的特点,固态相变可分成扩散型相变、非扩散型相变和过渡型相变[9 ]。
在扩散型相变中,新相的形核和长大主要是依靠原子进行长距离的扩散进行的。
奥氏体—铁素体和奥氏体—珠光体组织变化及反过来的变化受扩散型相变支配,这种相变受温度史和温度本身控制。
在回火过程中,伴随蠕变产生的应力松弛,扩散型相变控制马氏体中碳化物的析出。
在非扩散型相变中,新相的成长不是通过扩散,而是通过切变和转动而进行的。
马氏体转变就属于非扩散型的相变。
过渡型相变是介于上述两种转变之间的一种相变。
贝氏体转变就属于这种类型。
相变时铁素体晶格改组是按切变机构进行的,接近马氏体转变,而相变过程中还伴着原子的扩散。
对于扩散型相变,JMAK 方程是最常用的动力学方程之一, 由Johnson 和Mehl ,Avrami 及Kol2mogorov 等分别确立,现通常称为JMAK 方程,或JM、JMA、Avrami 方程等[10] ,用于计算扩散型相变奥氏体、珠光体和贝氏体的体积分数ξⅠ。
4.热传导方程热处理中的温度场受相变潜热的影响,还有机械功转化的热,因此热传导方程由考虑总的能量平衡导出或由热力学第一定律得到:5.弹塑性本构方程在小变形条件下,总的应变速率可分为弹性(e) 、塑性(p) 和热( T) 应变速率,以及相变(m) 和相变塑性(tp) 应变速率[11]等。
6.研究内容大型锻件产品是冶金、能源、交通和化工等重大装备上的关键性零部件,所要求的各项力学性能都比较高,而这些指标都是靠热处理来获得的。
因此热处理工序是保证产品内部质量、满足性能要求的关键环节。
为了保证产品质量及性能要求,避免产生较大的残余应力,热处理工艺往往普遍采用保守的方法,耗时较长。
但这会大大增加制造成本和拖延生产周期。
因此,如何在保证质量的前提下缩短热处理时间,是改进热处理工艺的一个重要发展方向。
大型锻件生产具有单件、小批量的特点。
前期投入比较大,一旦产品报废,会造成很大的损失,这就对工艺制定的合理性提出了更高的要求。
在生产新产品或制定新工艺时,单凭经验有可能使性能不合格。
但若进行大量实验研究,会造成人力、财力的浪费;同时,大型锻件尺寸较大,不可能进行1∶1 实物研究,而且物理实验通常具有一定的局限性,不能全面了解整个工艺过程。
因此,随着热处理过程的数学模型和计算方法的不断完善,热处理过程的计算机模拟日益受数值模拟在大型锻件热处理过程中具有极大优势。
下面为L型锻件内部两点M,N的温度变化过程。
M、N 两点模拟结果和数值计算结果的平均差值分别小于2. 2 ℃和1. 6 ℃。
模拟计算建立的模型基本正确。
模拟计算值和实验值虽然有一定的误差,但总的说来,数值模拟计算结果还是比较准确的反映了工件内温度变化情况,模拟结果能够满足实际工程需要。
二、主要存在问题缺乏模拟所需的材料参数,即可靠的材料性能和边界条件数据。
尤其对于淬火过程,材料参数包括热物性参数(导热系数、热容、热膨胀系数、相变潜热) 、力学性能参数(弹性模量、泊松比、屈服强度、塑性模量) 、相变动力学参数、相变膨胀系数、相变塑性系数和淬火过程中的工件表面各处的换热系数等,且这些参数随组织组成和温度等条件是变化的。
就拿表面换热系数来说,由于工件和冷却介质间接触,在淬火过程中其数值发生剧烈变化,仅仅改变冷却介质的搅动情况,就会对其产生非常大的影响。
由于换热系数随零件表面不同位置变化,尤其是浸入产生蒸汽的淬火液中,通常导致预测结果的严重错误。
不同学者对换热系数的取值相差很大,仅对于油淬,其值从几百到几千W/ (m2 ·K) 之间变化。
有的作者取平均值,有的是根据反传热方法计算出来的随温度变化的换热系数,再应用到热处理过程的模拟中。
一般说来,后者更能反应淬火过程的换热特性。
应用上由于不能确定轮齿处的换热系数,无法精确模拟出轮齿的淬火变形。
模型不是“万能的通用的”,淬火过程的模型不能用于加热过程。
虽然不同学者提出了各自的数学模型并证明了它们的效果,但是没有一种是完善的,造成这种现象的原因之一是模拟的复杂性,以及缺少必要的使模拟精确的材料数据库。
另外,精确度本身很难估计。
由于工件的变形随时间瞬时发生,有各种不同因素造成的变形很难再现。
模拟技术基础的复杂性使其有效性或精确性变得模糊。
三、总结及发展趋势热处理过程的数值模拟虽然已取得一定进展,发展中的挑战也很多。
很明显,材料热处理过程模拟的目的远没有达到。
理论基础、可靠数据、模拟工具和验证技术是材料热过程模拟的主要障碍。
人们对材料热处理过程计算机模拟的重要性和意义的认识在不断加深。
ASM1999 年的研究和发展规划中确认了一系列高度优先发展的模拟研究领域,包括淬火模型建立,电磁模型、力学模型和相变数据结构。
详细课题包括零件内温度变化、变形和残余应力、相变特性、可靠的相变数据、热传导系数、炉气环流、渗碳和渗氮表面的浓度分布图。
在我国,复杂机器零件的热处理变形的计算机模拟和控制、热处理工艺及质量效果(组织和性能) 模拟技术以及温度场的计算机模拟技术等作为智能化热处理技术已列入热处理行业“十五”发展和推广的热处理新技术和质量控制技术之中[12]。
目前的发展趋势是用计算机数值模拟的方法来预测出金属在热处理过程中产生的组织分布、残余应力和变形等。
虽然热处理的数值模拟还面临艰巨的困难和任务,距离精确预测热处理过程的残余应力和变形,还有很长的路要走。
就现有的热处理方法而言,淬火冷却条件的变化很难弄清并加入到模拟模型中,因此在某种程度上模拟和实验结果仍有偏差,进一步的基础研究和现有的模型改进必须与实验结果相符合。
模型的建立和模拟技术的进一步开发和扩展,必须有足够的材料的物理和力学性能数据库,及足够精确的换热系数加入到模型中。
这样的数据库的建立是极其艰巨的任务。
随着模型和材料数据库的不断完善,热处理技术终将摆脱凭经验和粗略的定性估算进行生产的落后状态,向精确预测和严格定量控制的方向飞跃[13]。
参考文献[ 1 ]S. Kamamoto ,T. Nishimori ,S. Kinoshita ,Analysis of Residual Stressand DistortionResulting from Quenching in Low - Alloy SteelShafts ,Materials Science and Technology[J ] ,1985 ,1 (10) , 798 -804[2 ]S. Sj j str j m , Interactions and Constitutive Models for CalculatingQuench Stresses inSteel , Materials Science and Technology [ J ] ,1985 ,1 (10) ,823 - 829[ 3 ] T. Inoue ,and Zhigang Wang ,Coupling Between Stress ,Temperatureand MetallicStructures During Processes Involving Phase Transfor2mations ,Materials Science andTechnology[J ] ,1985 ,1 (10) ,845 -850[4 ] Yuan Fa - rong and Wu Shang - li , Transient - Temperature andResidual - Stress Fieldsin Axisymmetric Metal Components afterHardening ,Materials Science andTechnology[J ] ,1985 ,1 (10) ,851- 856[5 ] T. Inoue , T. Yamaguchi , and Zhigang Wang , Stresses and PhaseTransformation Occurring in Quenching of Carburized Steel GearWheel ,Materials Science and Technology [J ] ,1985 ,1 (10) ,872 -876[ 6 ] Tatsuo Inoue ,Kiyoshi Funatani ,George E. Totten ,Process Modelingfor HeatTreatment : Current Status and Future Developments [ J ] ,Journal of Shanghai jiao Tong University ,2000 ,E(5) ,14～25[ 7 ]Dong Ying JU ,Michiharu Narazaki ,Hirofumi Kamisugi ,etal ,Com2puterPredictionsand Experimental Verification of Residual Stressesand Distortion in Carburizing - Quenching of Steel [ J ] ,Journal ofShanghai jiao Tong University ,2000 ,E(5) ,165 - 172 [ 8 ] JU Dong - ying , MACHITA Kazunari , MU KAI Ryuji , CHENYong ,ComputerSimulation of Metallic Thermal - Mechanical Be2havior in Carburizing - Quenching ofGear ,Journal of Iron and SteelResearch International[J ] ,2002 ,Special Issue ,531 - 535 [9]中国金属学会,中国有色金属学会编,金属材料物理性能手册[M] ,冶金工业出版社,1987. 12[10] 田莳,李秀臣,刘正堂,金属物理性能[M] ,航空工业出版社,1994. 5[11]崔忠圻,金属学与热处理[M] ,机械工业出版社,2000 ,240[12]中国热处理行业协会,中国机械工程学会热处理分会,热处理行业“十五”发展规划和2015 年发展设想[J ] ,金属热处理,2001 ,5 ,47～49[13 ]阎承沛,计算机技术在我国热处理工业领域的应用和发展[J ] ,金属热处理,2000 ,10 ,26～29。