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利用有限元数值方法模拟了９Ｃｒ２Ｍｏ冷轧辊加热过程中的瞬态温度场和奥氏体化进程, 建立了加热奥氏体化过程的数学模型. 通过采样轧辊内部一些特定位置的加热曲线验证了模拟结果的准确性, 根据模拟结果提出了优化的冷轧辊加热工艺, 该工艺明显地缩短了加热时间, 具有显著节能的效果.

关键词: 奥氏体化 , null , null , null

大型支承辊热处理过程的数值模拟

叶健松 , 李勇军 , 潘健生 , 胡明娟

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2002.06.004

为了实现大型支承辊热处理过程的虚拟生产,运用非线性有限元法对大型支承辊在不同介质中淬火的温度场、组织场和应力/应变进行了计算机模拟.结果表明:淬火时间为55min,淬火介质为油或UNCON(25%)时,支承辊不能得到马氏体而硬度降低;以UNCON(15%)或水为淬火介质时,可以得到大量的马氏体,支承辊硬度和淬硬层深也符合要求,但残余应力较大.对以UNCON(15%)或水为淬火介质进一步优化,得出大型支承辊的热处理合适工艺为:从加热炉中出炉后,空冷5～10min,然后淬水15min,再转入300℃的炉中保温30h.

关键词: 非线性 , 有限元 , 工艺优化 , 淬火介质

Fe-N奥氏体中析出纳米级γ＇现象的初步研究

潘健生 , 邱春城 , 胡明娟 , 戎咏华 , 朱祖昌

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2001.02.001

用TEM对640℃渗氮油淬,225℃等温3.5h的工业纯铁进行分析,观察部位的含氮量(w)约为2.2%～2.4%.在"未分解”的奥氏体选区衍射花样中γ＇-Fe4N和γ-Fe已明显分离为两套独立的斑点,在(200)γ＇的暗场像中显示出在高氮奥氏体内析出高密度纳米级沉淀γ＇,其平均尺寸约10nm,析出物之间的间距亦为纳米级.根据实验观察结果,提出用热处理方法制备大体积纳米材料的途径.

关键词: 纳米材料 , 高氮奥氏体 , 热处理 , 制备 , 析出

单相Fe-N奥氏体的气体渗氮制备工艺

邱春城 , 潘健生 , 胡明娟 , 朱祖昌

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2002.12.010

对低碳铁片进行气体渗氮,以制备Fe-N单相奥氏体.通过试验,获得奥氏体层生长与渗氮温度、氨分解率、渗氮时间、气体流量间的关系,确定了制备Fe-N单相奥氏体的优化工艺范围,制备出尺寸为80mm×15mm×0.1mm的Fe-N单相奥氏体,并对其进行X射线、金相、俄歇电子能谱分析以确认组织、相结构和含氮量.

关键词: Fe-N单相奥氏体 , 气体渗氮工艺 , 组织分析

空心圆柱体GCr15钢淬火过程的计算机模拟

姚新 , 顾剑锋 , 胡明娟 , 张伟民

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2003.01.018

用有限元法研究了GCr15钢圆柱体在油淬过程中的温度、组织及应力变化.在实测了淬火油换热系数的基础上,对轴对称空心圆柱体淬火时的温度场和组织场进行了模拟.同时运用热弹塑性理论,对圆柱体内外表面点及中心点应力的演化过程进行了模拟.模拟结果表明:圆柱体内表面的冷速小于外表面.在淬火初期,由于热应力的作用使工件表面受拉而心部受压,在发生应力反向前,发生了组织转变,并使表面应力迅速转向,在应力达到最低点后又逐渐回升,最后表面形成了拉应力.心部的应力变化正好相反,最终形成了组织应力型的内应力分布.

关键词: 淬火 , 计算机模拟 , 内应力 , 轴承钢

中高淬透性钢末端淬火的数值模拟

姚新 , 朱祖昌 , 顾剑锋 , 胡明娟 , 张伟民

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2003.08.003

采用非线性有限元法研究了中高淬透性钢的一种末端淬火过程.温度场的求解考虑了端淬试样端部及侧面的散热,同时考虑了材料的热性能参数随组织及温度的变化及表面换热系数随温度的变化.扩散型相变的组织场计算基于叠加原理及Avrami方程,而非扩散型相变的计算基于K-M公式.模拟结果表明:马氏体仅存在于距端面约30mm的区域,贝氏体分布于距端面约10～110mm的区域,而距端面110mm以上全部生成珠光体组织.试验同模拟结果基本吻合.

关键词: 数值模拟 , 有限元 , 末端淬火

高氮奥氏体中温转变研究

卑多慧 , 胡明娟 , 潘健生 , 朱祖昌 , 邱春城

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2003.03.004

用透射电子显微镜(TEM)对高氮奥氏体中温回火的相变特征作进一步的观察,发现晶内首先发生连续相变形成亚稳定体系,该连续分解产物与晶界、位错等缺陷处的非连续分解产物各自形成独立的分解区域.随回火时间延长,进一步分解成稳定的α+γ′Fe4N,最终形成二相纳米尺度稳定组织,硬度超过900HV.

关键词: 高氮奥氏体 , 中温转变 , 纳米组织

刚玉流动粒子炉渗碳浓度场的非线性有限元法模拟

李宇 , 徐洲 , 潘健生 , 胡明娟

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2001.01.005

采用有限元非线性算法通过增加“零扩散”边界条件对刚玉流动粒子炉渗碳的二维浓度场进行了模拟，其中扩散系数与碳浓度之间的关系采用了Agren 表达式。以模拟结果为基础，提出了刚玉流动粒子炉“衰减式”渗碳新工艺。

关键词: 刚玉流动粒子炉 , 渗碳 , 有限元 , 模拟

强瞬态非傅立叶导热效应判据与激光冲击硬化应用的探讨

余宁 , 胡明娟 , 潘健生 , 顾剑锋

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2001.03.007

为了更好地反映激光冲击硬化的强瞬态特征及建立非傅立叶导热效应作用范围的判据,本文讨论了通用傅立叶导热定律的数学模型,推导了半无限大物体在第一类边界条件下基于非傅立叶导热定律的双曲线型偏微分方程的解析解.通过分析非傅立叶导热定律在瞬态条件下温度分布的变化过程,提出了非傅立叶导热效应的强瞬态判据.并就强瞬态导热现象对激光热处理的影响进行了讨论.指出按照非傅立叶导热定律计算能更好反映激光作用的热冲击特征.

关键词: 非傅立叶导热效应 , 强瞬态判据 , 激光冲击硬化