[发明专利]一种大型铸锻件热处理性能物理模拟方法

说明书

本专利介绍了一种大型铸锻件热处理性能物理模拟方法，具体步骤为：选用测温试块，并在测温试块上加工不同深度的测温孔；在测温试块上的测温孔中加装热电偶并密封；在待模拟热处理性能的铸锻件本体取料加工若干试样坯，将试样坯装入可控冷速的热处理装置中；将试样坯在热处理装置中加热、保温，然后按已输入系统的淬火冷却温度场数据冷却至特定温度后出炉；将出炉的试样进行回火，然后进行热处理性能检测，得到大型铸锻件的热处理模拟性能结果，热处理性能模拟工作完成。本发明用实现了纯物理方法的热处理性能模拟，规避了数值模拟热处理性能误差大的问题，避免了大型铸锻件性能热处理巨大的试错成本和风险，方法操作简单、经济可靠。

技术领域

本发明属于热处理技术领域,涉及一种大型铸锻件热处理性能物理模拟方法。

背景技术

大型铸锻件是国家重型装备、重大工程几乎必需的重要基础件，广泛用于冶金、矿山、石化、船舶、军工等领域，其生产制造能力和技术水平是衡量一个国家重大技术装备自给能力的重要标志，对国家经济建设、国防力量、现代科学技术有至关重要的意义；大型铸锻件是集材料、冶炼、铸/锻造、热处理和检测为一体的高技术产品，其最终由性能热处理决定使用效果，工艺流程长、技术难度大；由于形大、体重、单件或小批、生产周期长、造价昂贵，迫切要求性能热处理“一次制造成功”，几乎没有试错机会，否则在经济和时间上都会损失惨重。

基于上述情况，在正式生产之前对大型铸锻件热处理性能进行模拟显得尤为必要和重要，众所周知，用计算机模拟大型铸锻件热处理性能是一个发展趋势，但性能热处理过程涉及温度场、应力应变场、组织场三场耦合计算，由于问题的复杂性和缺乏精确的数据库，使得目前所建立的数学模型都存在着一定的缺陷；边界条件的不准确性会给热处理数值模拟带来极大的误差，因此，找到一个可靠、精准的热处理性能模拟方法对大型铸锻件的制造尤其重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种大型铸锻件热处理性能物理模拟方法，实现了纯物理方法的热处理性能模拟，避免了大型铸锻件性能热处理巨大的试错成本和风险。

本发明所采用的技术方案是：

一种大型铸锻件热处理性能物理模拟方法， 具体步骤为：

步骤1：选用与待模拟热处理性能的铸锻件为同一钢种的铸锻件坯料作为测温试块，并在测温试块上根据待模拟热处理性能的铸锻件的类型加工不同深度的测温孔；

步骤2：在测温试块上的测温孔中加装热电偶并密封，然后将测温试块放入热处理炉加热、保温，再将其放入水/油淬火介质中冷却，测得加热和淬火冷却温度场数据，并通过无纸记录仪记录；

步骤3：在待模拟热处理性能的铸锻件性能热处理工序前，从其本体取料加工若干试样坯，试样坯取料位置分别与测温试块上各测温孔深度位置对应；

步骤4：根据待模拟热处理性能铸锻件的试样坯取样位置，从无纸记录仪中筛选出相对应位置处的测试温块的淬火冷却温度场数据；

步骤5：将试样坯装入可控冷速的热处理装置中，把筛选出的淬火冷却温度场数据输入可控冷速的热处理装置的控制系统中；

步骤6：将试样坯在热处理装置中加热、保温，然后按已输入系统的淬火冷却温度场数据冷却至特定温度后出炉；

步骤7：将出炉的试样进行回火，然后进行热处理性能的力学、金相组织、材料成分、硬度梯度的检测，得到大型铸锻件的热处理模拟性能结果，热处理性能模拟工作完成。

优选的，所述待模拟热处理性能的铸锻件与测温试块属同一钢种，且两者有效热处理壁厚相同。

优选的，所述测温试块和待模拟热处理性能的铸锻件淬火保温温度一致、淬火冷却槽和淬火介质一致。

优选的，所述热电偶通过锁紧螺母固定密封。

优选的，所述试样坯取料时的尺寸较最终检测时尺寸单边余量1-2mm。

优选的，所述试样坯在可控冷速热处理装置中相互之间间隙控制在3-5mm。