[发明专利]基于TTT曲线预测轴件感应淬火淬硬层组织和硬度方法

权利要求书

1.一种基于TTT曲线预测轴件感应淬火淬硬层组织和硬度方法，按照下列步骤进行：

步骤1)依据感应淬火实际工作环境构建感应淬火有限元实体模型；

步骤2)模型划分网格单元，定义二维耦合场实体单元PLANE13属性及材料属性；

施加热源载荷、热对流约束及边界条件至二维耦合场实体单元PLANE13各节点上，采用直接法对工件进行电磁热耦合分析获取电磁热耦合计算结果；

步骤3)计算轴件在材料失磁后的升温速率，由轴件材料连续加热升温速率V_Ac1/Ac3与A_c1和A_c3变化曲线计算得到轴零件的奥氏体化温度A_c1和A_c3；

步骤4)由感应淬火的工艺参数计算得到轴件模拟加热温度随轴径向分布曲线，由步骤3)中计算所得A_c1和A_c3值确定奥氏体在轴件径向分布上含量范围；

步骤5)感应加热结束后对轴件表面施加对流换热系数载荷，模拟感应淬火冷却过程温度场变化；得到轴件径向淬硬层深度范围内任一位置的冷却曲线；

步骤6)查找《钢的奥氏体转变曲线—原理、测试与应用》得到上述奥氏体化温度下对应工件材料的TTT图，采用数值处理方法处理TTT图，根据工件材料组织场动力学数学模型编写感应淬火过程中电磁场、温度场和组织场的演变程序；

步骤7)将步骤5)中感应淬火的轴件径向各处的冷却曲线与步骤6)中的基于材料TTT曲线程序联合计算，得到感应淬火后轴件径向各处的奥氏体转变组织及其硬度变化；

步骤8)根据步骤4)计算得到的感应淬火淬硬层中奥氏体含量分布，结合步骤7)中的计算结果得到轴件感应淬火后淬硬层的组织及硬度；

步骤9)将步骤8)感应淬火淬硬层的组织及硬度计算结果与最终试验结果对比分析误差，给出模拟预测的可行性。

2.根据权利要求1所述的一种基于TTT曲线预测轴件感应淬火淬硬层组织和硬度方法，其特征是，所述步骤2)中采用直接法对工件进行电磁热耦合分析，得到电磁热耦合计算结果。

3.根据权利要求1所述的一种基于TTT曲线预测轴件感应淬火淬硬层组织和硬度方法，其特征是，所述步骤1)中感应淬火有限元实体模型包括材料物性参数、模型网格大小和迭代时间步长；所述迭代时间步长依据经验值选取。

4.根据权利要求1所述的一种基于TTT曲线预测轴件感应淬火淬硬层组织和硬度方法，其特征是，所述步骤4)中奥氏体在轴径向分布上含量范围的确定采用线性插值方法。

5.根据权利要求1所述的一种基于TTT曲线预测轴件感应淬火淬硬层组织和硬度方法，其特征是，所述骤6)中采用数值处理方法对材料TTT图进行拟合处理；根据扩散型和非扩散型相变动力学模型编写程序描述感应淬火组织场和温度场的关系，并根据图中的数据信息拟合处理得到材料一定奥氏体化温度下各等温转变温度下获取的组织与其硬度的关系。

6.根据权利要求1所述的一种基于TTT曲线预测轴件感应淬火淬硬层组织和硬度方法，其特征是，所述步骤6)中TTT图数值化处理采用软件GetDate进行信息采集；

感应淬火过程中电磁场、温度场和组织场的演变程序采用MATLAB软件编写；

采用Origin软件对感应淬火轴件径向各处冷却速度所获组织与淬硬层硬度的数学关系拟合出相应公式。

7.根据权利要求1所述的一种基于TTT曲线预测轴件感应淬火淬硬层组织和硬度方法，其特征是，所述步骤1)中感应淬火实际工作环境包括感应加热频率、加热时间、电流密度、感应线圈内径及高度。