本文關(guān)鍵詞：中高碳低合金鋼磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)的研究

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【摘要】：本文對磨球在球坐標(biāo)系下的傳熱方程進行了有限差分,結(jié)合磨球淬火過程的邊界條件,采用能量守恒原理和有限容積法對邊界條件列出了差分格式。在此基礎(chǔ)上,利用Matlab軟件對磨球水中淬火冷卻過程溫度場進行了編程計算,并進行了直徑為120mm的60Mn磨球水中淬火后表面返升溫度測定的試驗,證實了隱式差分計算方法和各種熱物性參數(shù)選擇方法的合理性。在此基礎(chǔ)上對不同直徑B2、60Mn磨球的淬火過程溫度場變化以及平均冷卻速度進行了計算,對其淬火質(zhì)量效應(yīng)進行研究。對不同直徑的B2磨球進行了水淬試驗,將B2磨球試驗結(jié)果與計算結(jié)果進行了對比分析。對60Mn和B2磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)影響因素進行了研究,進一步地,對大直徑中高碳低合金鋼磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)進行了分析和討論,對典型的中高碳低合金鋼磨球用鋼(B6)140mm磨球進行了試驗研究。結(jié)果表明,不同直徑中高碳低合金鋼磨球水中淬火冷卻規(guī)律均呈現(xiàn)自表面10mm厚度范圍內(nèi),冷卻速度很高,并隨深度的增加冷卻速度急劇降低,深度大于10mm后,冷卻速度的下降速度有所減緩,隨著深度不斷增加,冷卻速度將達到一穩(wěn)定數(shù)值,該穩(wěn)定數(shù)值隨磨球直徑的增大而減小,所對應(yīng)的磨球深度隨磨球直徑的增大而增大。60Mn和B2磨球的淬火質(zhì)量效應(yīng)變化規(guī)律類似,磨球存在一全馬氏體臨界直徑DL,磨球直徑D小于DL,淬火質(zhì)量效應(yīng)系數(shù)qe=0,且DLB 2DL60Mn;直徑大于DL,qe迅速增大并隨著直徑D的增大qe增大速率降低;當(dāng)磨球直徑大于DLB 2時,qe60Mnqe B 2。不同直徑B2磨球水淬試驗結(jié)果與計算結(jié)果符合較好。對于60Mn磨球,磨球淬火溫度對磨球內(nèi)部的冷卻速度的穩(wěn)定值有一定影響,該穩(wěn)定值隨著淬火溫度的升高而提高,因而馬氏體臨界直徑DL有所增大,但增大幅度不大,當(dāng)磨球直徑D處于此變化范圍時,淬火溫度對磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)系數(shù)qe影響顯著;當(dāng)D遠大于DL時,不同淬火溫度對qe影響很小。淬火介質(zhì)分別為油和水時,B2磨球水中馬氏體臨界直徑DLw大于油中馬氏體臨界直徑DLo,當(dāng)磨球直徑D大于DLw時,油中淬火質(zhì)量效應(yīng)系數(shù)qeo大于水中淬火質(zhì)量效應(yīng)系數(shù)qew。對于直徑90mm以上中高碳低合金鋼磨球,直徑一定時,存在一個冷卻速度臨界值VL,此臨界值隨磨球直徑的增大而減小。當(dāng)材質(zhì)所決定的馬氏體轉(zhuǎn)變臨界冷卻速度低于此臨界值VL時,淬火質(zhì)量效應(yīng)系數(shù)qe=0,高于此臨界值時,qe迅速增大。對于直徑為140mm的B6磨球,淬火試驗結(jié)果與計算結(jié)果符合較好。
【關(guān)鍵詞】：磨球 淬火質(zhì)量效應(yīng) 馬氏體 溫度場 臨界冷卻速度
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG156.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 磨球概況10
• 1.2 磨球性能要求10-11
• 1.3 磨球熱處理工藝11-16
• 1.3.1 磨球鍛后余熱熱處理12-13
• 1.3.2 磨球二次加熱淬火熱處理13-15
• 1.3.3 淬透性概念15-16
• 1.3.4 淬火介質(zhì)的選擇16
• 1.4 磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 淬火模擬技術(shù)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.6 本課題主要研究內(nèi)容和思路18-19
• 1.7 課題研究意義19
• 1.8 本課題創(chuàng)新成果19-20
• 第二章 磨球淬火過程中溫度場的數(shù)值計算的基本理論20-25
• 2.1 溫度場20
• 2.2 固體傳熱方程20-21
• 2.3 定解條件21-23
• 2.3.1 初始條件21-22
• 2.3.2 邊界條件22-23
• 2.4 溫度場計算中非線性問題的解決方法23
• 2.5 表面換熱系數(shù)23
• 2.6 材料熱物性參數(shù)23-24
• 2.7 本章小結(jié)24-25
• 第三章 磨球溫度場數(shù)值計算的原理25-34
• 3.1 連續(xù)性偏微分方程的有限差分25
• 3.2 磨球淬火計算的數(shù)學(xué)模型25-26
• 3.3 磨球淬火傳熱方程的隱式有限差分格式26-27
• 3.4 磨球淬火溫度場求解27-32
• 3.4.1 磨球淬火初始條件27
• 3.4.2 磨球淬火邊界條件27-30
• 3.4.3 磨球內(nèi)部溫度場求解30-32
• 3.5 本章小結(jié)32-34
• 第四章 相關(guān)計算參數(shù)的確定及對計算結(jié)果驗證34-38
• 4.1 磨球材料選擇34
• 4.2 熱物性參數(shù)的確定34-35
• 4.3 計算程序的編制35
• 4.4 換熱系數(shù)的確定35-36
• 4.5 溫度場計算結(jié)果的驗證36-37
• 4.6 本章小結(jié)37-38
• 第五章 基于磨球溫度場計算的淬火質(zhì)量效應(yīng)的研究38-63
• 5.1 磨球淬火溫度場的計算39-40
• 5.2 磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)的定義40-51
• 5.2.1 60Mn磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)41-44
• 5.2.2 B2磨球的淬火質(zhì)量效應(yīng)44-46
• 5.2.3 60Mn和B2磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)的對比46-51
• 5.2.3.1 60Mn和B2磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)的比較47-49
• 5.2.3.2 60Mn和B2磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)與耐磨性49-51
• 5.3 不同直徑B2磨球淬火試驗結(jié)果分析51-55
• 5.4 不同淬火溫度下的淬火質(zhì)量效應(yīng)55-58
• 5.5 不同淬火介質(zhì)下的淬火質(zhì)量效應(yīng)58-62
• 5.6 本章小結(jié)62-63
• 第六章 中高碳低合金鋼磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)的研究63-68
• 6.1 中高碳低合金磨球的淬火質(zhì)量效應(yīng)63-65
• 6.2 中高碳低合金鋼磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)的應(yīng)用65-67
• 6.3 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻69-72
• 致謝72-73

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