T8钢热处理过程温度场的数值模拟.doc
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T8钢热处理过程温度场的数值模拟
摘要ANSYS有限元软件建立轴对称单元模型,通过对该模型施加温度载荷来模拟其热处理加热和冷却过程中某些时刻温度场的分布,并分析某些特定位置温度随时间的变化关系。结果表明,热处理过程中,温度场以中心处为圆心,呈同心圆状分布,逐级递增(减)。热处理过程开始时,外表面边缘处的升(降)温速度最快,中心处升(降)温速度最慢,其余位置的速度介于二者之间。工件整体升(降)温速度随着时间的增加逐渐下降。整个热处理过程中,工件中心和表面的温度差随时间的增加而减少。
关键词:钢Research on Numerical Simulation of Temperature Field on Heat Treatment of T8 Steel
Abstract:The ANSYS finite element software was used to establish axisymmetric element model, temperature load to this model to simulate temperature field distribution at certain times in the heat treatment process of heating and cooling, and analyze the relationship of temperature of some specific positions with time change. The results show that in the heat treatment process, the temperature field is concentric mode distribution with the center as the center point and increase (decrease) progressively. At the beginning of the heat treatment, the temperature rising (decreasing) speed of the outside surface is the fast, and the center is the slowest and the speed of other places fall in between. The rate of temperature rising (decreasing) of the whole work piece decreases over time. In the whole treatment process, the temperature difference of the center and the surface of the work piece decreases over time.
Keywords: T8steel; Heat treatment;Temperature field;Finite element simulation
目 录
1 绪论 1
1.1 研究目的及意义 1
1.2 国内研究进展 1
1.3 研究的问题及方法 2
2 ANSYS软件概述 4
2.1 ANSYS热分析的基本原理 5
2.2 ANSYS热分析的分类 6
2.3 ANSYS热分析的功能 6
2.4 ANSYS热分析的操作流程 6
3 有限元模拟 7
3.1 T8钢的热处理工艺 7
3.2 有限元模型建立 8
3.2.1 材料属性 8
3.2.2 模拟计算 8
3.3 结果与分析 9
3.3.1 退火过程 9
3.3.2 淬火过程 18
3.3.3 回火过程 26
4 结论 32
参考文献 33
致 谢 34
1 绪论
1.1 研究目的及意义
T8钢是指含碳质量分数在0.75%~0.90%,并含有微量的硅、锰、硫、磷、铬、镍、铜等元素的一种高碳钢,属于碳素工具钢,热处理后的硬度能达到60~65HRC。因其热处理工艺简单,热加工性能较好,经济效益高,并且且热处理之后硬度和耐磨性有很大提高,在工业生产中应用广泛 [1]。T8钢的淬透性较好,淬火组织均匀,在实际操作中,常被用于制造承受一定冲击而要求较高的工具,如:钳工装配工具,中心孔铳和冲模、切削钢材用的工具,轴承、刀具虎钳牙,煤矿用凿等。但在加工过程中,刀具会因为与工件强烈摩擦而受损,其产生的热量会使温度升到600 ℃甚至更高,极可能出现刃具崩刃或折断的现象,刃具的使用寿命便会受到直接影响[2]。值得注意的是T8钢含碳量高,塑性和韧性较差,若采取合适的热处理工艺,
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