真空高压气淬炉流场和温度场的数值模拟

建立了高压气淬过程的数值模型,对不同工艺参数下真空高压气淬炉内气体流场和工件温度场进行模拟和预测,得到淬火过程中工件的温度变化和特征点的冷却曲线。根据不同的工件形状和材料以及淬火气体压力进行计算,据此分析了工艺参数对工件冷却过程的影响。     

决定淬火工件表面冷却速度的两个新因素

用标准探棒检测出的油或者水的冷却速度曲线既不能反映探棒表面的冷却情况,也不能用来推测工件表面的冷却过程。因此,应直接观测工件的冷却过程。淬火冷却过程的直接观测和研究发现,除了淬火介质的冷却能力和工件某部位的有效厚度之外,不同工件表面蒸气膜内气体的流动状况和工件表面从蒸气膜向沸腾冷却方式转型的次序,对工件表面的冷却速度和整个工件的冷却均匀性都有很大影响。业已揭示了后两种新因素影响工件冷却速度和冷却均匀性的基本规律,从而可以在淬火冷却过程中对同一工件表面的不同部位的冷却速度分别加以控制,这种控制技术被称为精细淬火冷却技术。     

铸钢件淬火过程数值模拟及组织性能预测

本文介绍了铸钢件淬火冷却过程中的三维温度场数学模型和梅尼尔组织性能预测模型。采用有限差分法对ZG45起重机制动轮淬火过程进行数值模拟,计算出淬火过程中的温度场变化及各部位在700℃的临界冷却速度,快速预测了ZG45起重机制动轮淬火冷却之后的组织性能分布。结果表明,工件表面淬火冷却速度最快,几乎全部形成马氏体组织,中间厚大部位冷却速度较慢,只有少量马氏体组织,却有大量贝氏体组织。淬火冷却后,工件各部位没有获得铁素体-珠光体组织。从表面到中间厚大部位,工件硬度逐渐增大。     

两种真空高压气淬炉淬火工艺的数值模拟及验证

对管道式和压入式真空高压气淬炉中实施的高压气淬工艺进行了数值模拟和实物验证试验。研究结果表明,在相同的冷却压力下,管道式真空高压气淬炉的冷却速度比压入式真空高压气淬炉快,小型工件更适宜在管道式真空高压气淬炉中进行淬火。     

高压气淬均匀性研究

高压气淬具有纯对流传热、易于控制、工件淬火后无需清洗和对环境影响小等优点。然而,典型的气淬设备显示出淬火料盘与工件之间的气流不均匀,导致工件的最终性能产生差异。业已发现,料盘的逆向气流布置是决定局部气流状态和热量传递的关键因素。尽管气流的主要部分在料盘与炉壁之间流动,对淬火过程不起作用,但是由料盘引起的流动阻力所产生的压降决定了淬火冷却强度。采用一种能较快收敛的多尺度模型对工业用高压气淬炉的内部流场进行了模拟,并通过速度测量和气流可视化技术对试验用淬火炉的内部气流进行了试验研究。最后,对圆柱体工件的双室真空炉淬火进行了模拟结果的验证,揭示了不同的逆向流速分布对淬火结果的影响。报道了多尺度模拟方法和流动过程的研究结果,并概述了对气淬工艺优化的指导性建议。     

钢制品渗碳后怎样进行淬火?

正渗碳是在奥氏体状态进行的。渗碳的作用只是使渗层碳含量与高、中碳钢相当,而心部成分保持不变。工件渗碳后必须进行淬火回火处理,才能使渗层和心部的力学性能达到预定的要求。渗碳后的淬火方法有以下几种:1)直接淬火。直接淬火就是渗碳工件出炉后直接淬人冷却介质的淬火方法。这种淬火方法通常只用于气体渗碳及液体渗碳工件。气体渗碳时,如果未在炉内进行预冷,出炉后应在空气中预冷,目的是减小工件与冷却介质的温度差、从而减小冷却过程中产生的内应力和形状畸变。工件在炉中预冷时,出妒温度应高于钢材的Ar3,以免心部组织中出现先共析铁素体,致使心部强度下降.这个温度常高于高碳钢的淬火加热温度,工件淬火后表层组织中可能含有较多残留奥氏体,使表面硬度偏低。     

淬火冷却中工件的正放与斜放(一)

摄像记录了多种试样以正放和不同的斜放方式在油中淬火的冷却过程.研究对比了不同放置方式下试样冷却的快慢和冷却的均匀性.结果表明,和试样正放相比,试样斜放冷却得既快而又均匀.冷却过程中,在水平向下的表面上观测到倒立的气体堆.倒立气体堆的存在极大地减慢了所在表面的冷却速度,在工件上造成了很大的温度差.推测了倒立气体堆的形成机理和演变过程.提出了防止出现倒立气体堆的方法.蒸汽膜内气体的流动规律和中间阶段特性是引起上述现象和差异的原因.它们对试样淬火冷却效果的影响可归结成两类:一是在工件上造成了显著的相对厚度差,二是使形状对称的工件得不到具有相似对称关系的冷却效果.     

淬火工件内温度场的计算机模拟

根据实测的淬火介质冷却速度曲线推导了淬火冷却过程换热系数h值的数学表达式,研究了圆柱体工件内淬火过程中瞬变温度场的数学模型及其数值解.利用计算机计算淬火过程中工件内瞬变温度场,在实际生产中取得了满意的结果.     

淬火冷却过程计算机模拟研究的现状及发展趋势

淬火冷却过程是介质流场与工件温度场、组织场和应力场相互作用,并随时间变化的复杂过程.本文介绍了淬火冷却过程计算机模拟的研究成果,总结了淬火冷却过程数值模拟的研究方法,展望了淬火冷却过程计算机模拟的发展趋势.     

渗氮炉内流速场的数值模拟

为了研究渗氮炉内气体的分布状态,建立了三维湍流数学模型,应用计算流体动力学(CFD)的方法分别得到了渗氮炉空炉和加入工件时的气体速度分布.该渗氮炉空炉时工作区域内气体速度比较均匀,工件加入后渗氮炉内流速场变化很大,因此对于不同形状和炉内不同位置的工件,需要分别模拟计算各自的速度场.同时用数字涡轮风速仪对炉内的气体流速进行了测量,测量结果与模拟计算结果基本吻合,所以该数值模拟方法可以作为热处理工艺和热处理炉型优化设计预测的依据.     

高压气淬过程的数值模拟

应用有限体积法建立了数学模型,对高压气淬过程中气体的速度场、气体和工件的温度场以及工件内部的组织场进行了耦合计算,针对一组小棒料高压气淬的模拟结果,分析了气体流动、工件温度与相变各自的影响因素以及它们之间的相互影响,指出几何模型准确建立的重要性.另外通过模拟结果与实测冷却曲线的比较,该模型基本反映了高压气淬过程,其中加入相变计算能更符合实际,并且还能预测出工件的最终组织.应用本文中的相变计算模型,相变的计算结果与工件金相照片中的实测结果基本吻合.     

Ti2AlNb结构件高压气淬过程数值模拟

高压气淬过程中,由于冷却速率较大,工件易产生热应力,甚至发生塑性变形或开裂,因此能准确预测高压气淬过程中工件热应力分布对于工业生产尤为重要.本研究运用计算流体力学法建立了交流流动型立式高压气淬炉气淬过程的数值传热和湍流模型,模拟了Ti2AlNb超塑成形/扩散连接空心结构件的气淬过程,并通过间接耦合法得到Ti2AlNb结...     

淬火槽加载工件前后介质流场的数字模拟

依据生产用淬火油槽建立了三维湍流数学模型,应用大型商用计算流体力学软件Fluent6．2对空载和加载三个盘状工件的淬火油槽介质流场进行模拟。模拟结果显示,空载时淬火槽介质的流速比较均匀,加载工件后淬火槽内介质流场变化显著;通过模拟发现,淬火槽结构对淬火介质的流场分布有显著的影响。另外,运用模拟结果可以优化工件的淬火过程。     

Numerical simulation of high pressure gas quenching of H13 steel

Aided by the computational fluid dynamics software package FLUENT flow and heat-transfer model has been established to simulate the high pressure gas quenching process of a large H13 die. The complicate geometry mesh of finite volume method (FVM) simulation was exactly built according to the practical chamber set-up of vacuum furnace. The velocity and temperature distribution of gas, as well as the temperature field in H13 die, were obtained by simulation. The validation of simulation results has been carried out by comparing the simulated cooling curves of certain points inside the die with the measured ones. It can be found that the temperature depended thermal physical properties of gas and H13 die, such as thermal conductivity, specific heat and viscosity, have dramatic effects on the accuracy of simulation results. The possible improvement of the numerical simulation based on the detailed discussion is also elucidated.     

PAG淬火剂冷却控制技术在网带炉生产线上的应用

通过对网带炉淬火油槽冷却系统的技术改进及PAG淬火剂的应用,以及对PAG淬火剂的浓度、温度、喷射、搅拌力度及角度等方面的调节与控制,并按工艺需要,对工件高中温段实施强烈淬火冷却控制,使产品达到"高温区快冷,低温区慢冷"的理想淬火冷却效果.由于采用强烈淬火控制技术,最大限度地强化了热交换,工件得到可控制的均匀快冷,使工件淬火冷却效果更强烈,硬度更高、更均匀.由于淬火后工件表面产生了压应力,有效地抑制了工件的畸变和开裂,使产品质量及产量得到了大幅度提高.