為了深入研究金屬及合金淬火技術(shù)的理論及應(yīng)用情況，提高金屬及合金工件的淬火質(zhì)量，預(yù)測工件淬火后的性能，定量研究金屬及合金的淬火過程，為金屬及合金高壓氣體淬火數(shù)值模擬的理論研究做些基礎(chǔ)工作，論文將材料科學(xué)、力學(xué)、傳熱學(xué)和計算機模擬技術(shù)等學(xué)科相結(jié)合，從45鋼、T10鋼、9SiCr鋼和W18Cr4V鋼四種典型金屬及合金在清水、錠子油和高壓氮氣中淬火的實驗出發(fā)，對金屬及合金常規(guī)淬火和高壓氣體淬火過程進(jìn)行了理論研究和數(shù)值模擬。 論文從常規(guī)淬火工藝和高壓氣體淬火工藝的工業(yè)應(yīng)用情況出發(fā)，綜合分析了淬火過程數(shù)值模擬的研究狀況、淬火時工件內(nèi)部相變數(shù)值模擬的研究情況、表面綜合換熱系數(shù)的計算情況、淬火冷卻溫度場及熱應(yīng)力場的數(shù)值模擬情況；主要研究了金屬及合金工件淬火時非線性導(dǎo)熱的基本情況和相關(guān)的數(shù)學(xué)模型；模擬計算了金屬及合金工件淬火時工件內(nèi)相成分變化情況和相變潛熱釋放量；計算了工件淬火時的表面綜合換熱系數(shù)；研究了金屬及合金工件的淬冷溫度場和熱應(yīng)力場；測試了工件在多種淬火介質(zhì)中淬火時的冷卻曲線、工件淬火后的硬度和殘余應(yīng)力；觀測了淬火后工件中的微觀組織；比較分析了不同材料在不同介質(zhì)中淬火時的情況，討論了主要研... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：296 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 常規(guī)淬火工藝概述
    1.2 高壓氣體淬火技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 高壓氣體淬火的特點
        1.2.2 高壓氣體淬火設(shè)備的發(fā)展情況
        1.2.3 影響高壓氣體淬火技術(shù)的主要因素
        1.2.4 高壓氣體淬火技術(shù)的經(jīng)濟因素
    1.3 淬火過程數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 淬火過程計算機數(shù)值模擬技術(shù)
        1.3.2 淬火過程中淬火工件內(nèi)部相變情況的數(shù)值模擬
        1.3.3 淬火時表面綜合換熱系數(shù)的計算
        1.3.4 淬火時瞬態(tài)溫度場的數(shù)值模擬
        1.3.5 淬火熱應(yīng)力場的數(shù)值模擬和殘余應(yīng)力測試
        1.3.6 工件淬火后部分力學(xué)性能的數(shù)值模擬
    1.4 金屬及合金高壓氣體淬火的應(yīng)用和研究情況
        1.4.1 工業(yè)應(yīng)用情況
        1.4.2 高壓氣體淬火數(shù)值模擬研究情況
    1.5 論文研究課題的提出
        1.5.1 課題的背景
        1.5.2 課題的來源
        1.5.3 選題的依據(jù)及意義
    1.6 論文的總體思路和主要研究內(nèi)容
        1.6.1 論文的總體思路
        1.6.2 論文的工作和主要任務(wù)
        1.6.3 論文研究工作的創(chuàng)新點
第二章 淬火時熱傳導(dǎo)的基本原理和數(shù)學(xué)模型
    2.1 淬火過程熱傳導(dǎo)基本原理
        2.1.1 淬火時熱傳導(dǎo)方程的建立
        2.1.2 淬火過程的定解問題與定解條件
        2.1.3 金屬及合金淬火時的初始條件
        2.1.4 金屬及合金淬火時的邊界條件
        2.1.5 金屬及合金的熱物理性能參數(shù)
        2.1.6 金屬及合金淬火時相變潛熱的計算
    2.2 導(dǎo)熱正問題和逆問題
        2.2.1 導(dǎo)熱正問題與逆問題的概念
        2.2.2 金屬及合金工件淬火時導(dǎo)熱問題的分析
    2.3 求解淬火時非線性熱傳導(dǎo)逆問題的方法
        2.3.1 主要方法概述
        2.3.2 有限差分法求解非線性導(dǎo)熱逆問題
        2.3.3 有限單元法求解非線性導(dǎo)熱逆問題
        2.3.4 逆解法求解非線性導(dǎo)熱逆問題的思路
    2.4 淬火時非線性熱傳導(dǎo)控制方程組的差分格式
        2.4.1 非線性熱傳導(dǎo)方程的有限差分格式
        2.4.2 淬火時換熱邊界條件的差分格式
        2.4.3 淬火時非線性熱傳導(dǎo)控制方程組的有限差分格式
        2.4.4 淬火時非線性熱傳導(dǎo)控制方程組有限差分格式的穩(wěn)定性
    2.5 淬火時非線性導(dǎo)熱逆問題的泛函及變分原理
        2.5.1 建立泛函的原理
        2.5.2 圓柱體試件淬火時非線性導(dǎo)熱問題的泛函存在條件
        2.5.3 金屬及合金圓柱體試件淬火時導(dǎo)熱問題的泛函
        2.5.4 金屬及合金圓柱體試件淬火時導(dǎo)熱問題的變分原理
    2.6 本章小結(jié)
第三章 淬火冷卻曲線及淬火后材料部分性能的測試實驗
    3.1 金屬及合金淬火冷卻曲線的測試實驗
        3.1.1 淬火時冷卻曲線的計算機自動采樣測試系統(tǒng)
        3.1.2 淬火實驗設(shè)計及實驗材料
        3.1.3 實驗試件及儀器
        3.1.4 淬火實驗方法及過程
        3.1.5 淬火冷卻曲線的測試實驗結(jié)果
        3.1.6 淬火冷卻曲線測試結(jié)果分析
        3.1.7 淬火時平均冷卻速度的測算結(jié)果與分析
    3.2 金屬及合金試件淬火后部分性能的測試實驗
        3.2.1 淬火后試件金相的測試分析
        3.2.2 淬火后試件硬度的測試分析
        3.2.3 淬火后試件表面質(zhì)量的評價與分析
        3.2.4 淬火后試件中殘余應(yīng)力的測試分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 淬火時固態(tài)相變理論和相成分計算模型
    4.1 淬火時的固態(tài)相變理論
        4.1.1 淬火時金屬及合金材料中的相變類型
        4.1.2 金屬及合金淬火時的相變分析
        4.1.3 相變動力學(xué)
    4.2 淬火時工件內(nèi)相成分模擬計算的數(shù)學(xué)模型
        4.2.1 連續(xù)冷卻的數(shù)學(xué)模型Ⅰ
        4.2.2 連續(xù)冷卻的數(shù)學(xué)模型Ⅱ
        4.2.3 兩種數(shù)學(xué)模型的比較分析
    4.3 相成分模擬計算的實現(xiàn)途徑
        4.3.1 相成分模擬計算的結(jié)果
        4.3.2 相成分模擬計算結(jié)果分析
        4.3.3 相成分模擬計算準(zhǔn)確性及可行性分析
    4.4 相變潛熱釋放量的模擬計算
    4.5 本章小結(jié)
第五章 淬火時表面綜合換熱系數(shù)的分析與計算
    5.1 淬火時表面綜合換熱系數(shù)的求解原理
    5.2 逆求解法計算淬火時表面綜合換熱系數(shù)
        5.2.1 表面綜合換熱系數(shù)增量的導(dǎo)出
        5.2.2 淬火時表面綜合換熱系數(shù)的計算過程
        5.2.3 表面換熱系數(shù)的計算結(jié)果
    5.3 淬火時表面綜合換熱系數(shù)測算結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 淬火冷卻溫度場的計算分析
    6.1 有限差分法計算淬冷溫度場
        6.1.1 淬冷溫度場的差分計算格式
        6.1.2 有限差分法計算淬冷溫度場的結(jié)果
    6.2 有限單元法計算淬冷溫度場
        6.2.1 淬冷溫度場的有限元基本列式
        6.2.2 自編有限元程序求解淬冷溫度場
    6.3 ANSYS軟件分析計算淬冷溫度場
        6.3.1 ANSYS軟件簡介
        6.3.2 ANSYS軟件計算淬冷溫度場時的前處理
        6.3.3 ANSYS分析計算淬冷溫度場的結(jié)果
    6.4 不同方法計算淬冷溫度場結(jié)果的分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 淬火時熱應(yīng)力場和殘余應(yīng)力的模擬計算
    7.1 金屬及合金淬火熱應(yīng)力場的本構(gòu)關(guān)系
        7.1.1 彈性應(yīng)變增量
        7.1.2 塑性應(yīng)變增量
        7.1.3 熱應(yīng)變增量
        7.1.4 相變應(yīng)變增量
        7.1.5 金屬及合金淬火時增量型應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
    7.2 淬火熱應(yīng)力場的定解條件
    7.3 材料及邊界非線性的處理
    7.4 淬火熱應(yīng)力場的求解和計算結(jié)果分析
        7.4.1 求解淬火熱應(yīng)力場時的前處理
        7.4.2 淬火熱應(yīng)力場ANSYS有限元軟件求解結(jié)果
        7.4.3 淬火熱應(yīng)力場模擬計算結(jié)果的分析
    7.5 工件淬火后殘余應(yīng)力的研究及淬火熱應(yīng)力場的驗證
    7.6 本章小結(jié)
第八章 結(jié)果分析與討論
    8.1 論文研究內(nèi)容的主要結(jié)果與結(jié)論
    8.2 論文的創(chuàng)新性研究內(nèi)容
    8.3 論文中存在的不足
    8.4 金屬及合金高壓氣體淬火技術(shù)的應(yīng)用前景
    8.5 部分問題的探討
        8.5.1 實驗研究中部分問題的探討
        8.5.2 數(shù)值模擬計算中部分問題的探討
    8.6 需要進(jìn)一步深入的研究工作
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A（ANSYS軟件分析計算淬冷溫度場的命令流程序）
附錄B（ANSYS軟件分析計算淬冷熱應(yīng)力場的命令流程序）
附錄C（45鋼試件2.0MPa氮氣淬火時熱應(yīng)力場模擬結(jié)果）
附錄D（攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表和完成的學(xué)術(shù)論文目錄）
附錄E（攻讀博士學(xué)位期間作為主要成員參加的科研工作）


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Solution of an Inverse Problem of Heat Conduction of 45 Steel with Martensite Phase Transformation in High Pressure during Gas Quenching[J]. Heming CHENG, Tianchun HE and Jianbin XIEDepartment of Engineering Mechanics, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China.  Journal of Materials Science & Technology. 2002(04)
[2]鋼淬火時非線性熱問題的研究[J]. 謝建斌,程赫明,何天淳.  桂林工學(xué)院學(xué)報. 2001(03)



本文編號：3023263