[发明专利]结构热处理-硬度分布的定量匹配设计方法

权利要求书

1.一种结构热处理-硬度分布的定量匹配设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定拟进行热处理-硬度分布的定量匹配设计的结构在使用过程中可能出现的最危险的极限静载荷，在该极限静载荷下获得结构危险截面处的最高静应力及静应力梯度方向应力分布；

步骤2、根据步骤1得到的最高静应力及静应力梯度方向分布，确定结构的理想静强度场分布，结构危险截面上的任一点的静强度都大于该点的应力，按照应力-强度干涉理论，机械结构和零部件危险截面任一点的理想强度设计为该点的疲劳应力幅值乘以安全系数；

步骤3、根据黑色或有色金属的强度—硬度对应转换关系或试验得到的强度—硬度对应关系，把结构危险截面的理想静强度分布转化为结构危险截面的理想硬度分布；

步骤4、以结构危险截面的理想硬度分布为目标，匹配结构的材料和热处理方式，调整淬硬层深度，使得结构的实际表面硬度、实际次表面硬度、实际芯部硬度都大于等于相应点的理想目标硬度；

步骤5、根据结构的热处理表面硬度芯部硬度要求，结合材料的端淬最低和最高硬度沿深度分布曲线，通过确定淬硬层深度确保全场实际硬度大于等于理想硬度，最终得到结构危险截面的实际硬度分布。

2.如权利要求1所述的一种结构热处理-硬度分布的定量匹配设计方法，其特征在于，步骤1中，利用材料力学或有限元方法，计算出结构危险截面处的所述最高静应力及所述静应力梯度方向应力分布。

3.如权利要求1所述的一种结构热处理-硬度分布的定量匹配设计方法，其特征在于，步骤1中，在简单载荷下，所述最高静应力及所述静应力梯度方向应力分布为结构危险截面处的表面最高应力和结构危险截面处的应力沿深度的分布。

4.如权利要求1所述的一种结构热处理-硬度分布的定量匹配设计方法，其特征在于，步骤2中，所述理想静强度场与所述最高静应力及所述静应力梯度方向应力分布成比例放大。

5.如权利要求1所述的一种结构热处理-硬度分布的定量匹配设计方法，其特征在于，步骤4中，若实际芯部硬度过高，采用含碳量更低材料和表面渗碳来进行调节；所述实际次表面硬度通过淬硬层深度调节；所述实际表面硬度通过渗碳或增加淬硬层深度增加。