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《昆明理工大学》 2005年
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T10钢高压气体淬火过程中的数值模拟和应用研究

侯立军  
【摘要】:为了深入研究金属及合金高压气体淬火技术的理论及应用情况,预测工件高压气体淬火后的性能,论文结合力学、传热学、材料科学和计算机科学等学科知识,从T10钢高压氮气淬火实验出发,对金属及合金高压气体淬火过程进行了理论研究和数值模拟。 论文从高压气体淬火工艺的工业应用情况出发,综合分析了高压气体淬火技术的发展现状、高压气体淬火数值模拟的研究现状;主要研究了金属及合金工件高压气体淬火时非线性导热的基本情况和相关的数学模型;模拟计算了T10钢高压氮气淬火时工件内相成分变化情况和相变潜热释放量;计算了工件高压氮气淬火时的表面综合换热系数;研究了T10钢工件高压氮气淬火时的淬冷温度场和热应力场;测试了T10钢工件高压氮气淬火时的冷却曲线、工件淬火后的硬度;观测了淬火后工件中的微观组织;比较了T10钢在不同氮气压力下淬火时的情况,讨论了主要研究结果和结论。 实验研究结果表明:1.T10钢高压氮气淬火时,工件的内外温差小,相应的热变形和热应力也较小,淬火后工件表面清洁,表面质量好;2.随着氮气压力的提高,气体的冷却能力、工件的冷却速度、工件淬火后的硬度等都得到了不同程度的提高。 理论研究和数值模拟研究的结果表明:1.应用有限差分法、非线性估计法以及实验测试结果,能够实现金属及合金高压氮气淬火时耦合相变效应情况下的表面综合换热系数的计算。计算结果表明,除相变阶段外,高压氮气淬火时的表面综合换热系数比较平稳,随着氮气压力的提高,表面综合换热系数呈总体增大趋势。2.应用材料的TTT曲线、Johnson-Mehlhe动力学计算式和Avrami动力学计算式所建立的金属及合金相成分计算模型能够实现金属及合金材料高压气体淬火时相成分的数值模拟计算。3.利用ANSYS有限元分析软件可以实现金属及合金材料高压气体淬火冷却时耦合相变因素情况下的温度场、热应力场和残余应力的模拟计算。 数值模拟结果与实验结果的比较分析表明:T10钢高压氮气淬火时的数值模拟结果与实际情况相吻合。高压氮气淬冷温度场的有限差分法计算结果利ANSYS有限元分析软件计算结果与实测结果吻合较好。相成分模拟计算结果与实际情况比
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TG156.3

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王伟佳;多种常用钢在不同淬火介质中换热系数的测算[D];大连理工大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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10 潘小强;沈庆;袁瑾;陈徐均;;渡驳门桥水动力特性数值研究[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
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10 张志霄;自然油循环电力变压器线圈冷却结构换热性能研究[D];河北工业大学;2000年
【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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【相似文献】
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3 郭世贵;7050铝合金材料喷淋淬火的试验与模拟研究[D];中南大学;2010年
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5 刘俊祥;WZ系列高压气淬炉风冷系统关键技术研究[D];机械科学研究总院;2009年
6 丁冬芳;9SiCr常压气雾淬火过程的数值模拟与实验研究[D];昆明理工大学;2011年
7 郝润田;大型汽轮机转子热应力在线监测的研究[D];华北电力大学(河北);2008年
8 刘渝;水平环缝内冷水自然对流换热过程的数值模拟[D];重庆大学;2008年
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10 李超;钛合金铸件应力的测量与数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2006年
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