[发明专利]一种真空热处理过程模拟与工艺优化方法

权利要求书

1.一种真空热处理过程模拟与工艺优化方法，其特征在于，对16根尺寸为Ф40mm×200mm的20CrMnTi圆钢在满功率加热条件下进行顺排式布料矩阵的工艺过程模拟，利用探针实时探测模拟控温热电偶温度值与实际满功率加热温度值进行比较，通过PID控制模块计算出加热功率作为热源边界条件输入，且满功率加热51min，到温后保温30min；

加热阶段，减小温差，保证加热过程工件心表温差小于50℃；保温阶段，保证工件均热并完成组织转变，同时尽可能提高加热速率，缩短保温时间。

2.根据权利要求1所述的真空热处理过程模拟与工艺优化方法，其特征在于，炉膛达到设定温度后，需要经过15min，工件心部才能达到设定温度；心部工件升温速率明显低于边部工件，心部工件心表温差大于边部工件。

3.根据权利要求1或2所述的真空热处理过程模拟与工艺优化方法，其特征在于，炉膛与工件的温差和工件心表温差均呈现先增大后减小的趋势，炉膛与工件最大温差出现在加热前期，工件心表温差最大值出现在加热中后期。

4.根据权利要求3所述的真空热处理过程模拟与工艺优化方法，其特征在于，加热炉膛以满功率升温至950℃，并保温30min，在低于700℃温度范围模拟与实验结果吻合良好，在740－850℃范围内出现较大偏差；

在加热25min后出现最大温度梯度为433℃，模拟结果为449℃，仅相差3.7％；边部工件心表最大温差为55℃，心部工件心表最大温差为58℃，与虚拟加热过程中的54℃和69℃，分别相差1.8％和18.9％。

5.根据权利要求1所述的真空热处理过程模拟与工艺优化方法，其特征在于，从室温分别为6℃/min、9℃/min、12℃/min的加热速率，加热至950℃，再分别保温12min、32min、52min；

加热速率为6℃/min时，工件心表最大温差为31℃；加热速率为9℃/min时，工件心表最大温差为48℃；加热速率为12℃/min时，工件心表最大温差为64℃。

6.根据权利要求1所述的真空热处理过程模拟与工艺优化方法，其特征在于，分别以9℃/min、12℃/min和15℃/min的加热速率，从室温加热至预热温度650℃，分别保温50min、55min和60min，接着均以9℃/min的升温速率，加热至950℃，均保温25min；

预热速率为9℃/min时，工件心表最大温差为39℃；加热速率为12℃/min时，工件心表最大温差为50℃；加热速率为15℃/min时，工件心表最大温差为54℃。

7.根据权利要求1所述的真空热处理过程模拟与工艺优化方法，其特征在于，从室温以12℃/min的升温速率，分别加热至预热温度600℃、650℃和700℃，保温55min，继续以9℃/min的升温速率，加热至950℃，保温25min；

当预热温度为600℃时，预热段工件心表最大温差为43℃，加热段工件心表最大温差为42℃；当预热温度为650℃时，预热段工件心表最大温差为50℃，加热段工件心表最大温差为39℃；当预热温度为700℃时，预热段工件心表最大温差为56℃，加热段工件心表最大温差为35℃。

8.根据权利要求1所述的真空热处理过程模拟与工艺优化方法，其特征在于，从室温以9℃/min加热速率直接升温至950℃，保温32min，工件心表最大温差为48℃，加热总时长为131min。

9.根据权利要求1所述的真空热处理过程模拟与工艺优化方法，其特征在于，从室温以12℃/min的加热速率预热至650℃，保温55min，再以9℃/min的加热速率加热至950℃，工件心表最大温差为50℃，加热总时长为168min。

10.根据权利要求1所述的真空热处理过程模拟与工艺优化方法，其特征在于，从室温以15℃/min的加热速率预热至600℃，保温20min，再以9℃/min的加热速率加热至950℃，保温20min，加热总时长为119min，工件心表最大温差为45℃。