[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

摘要

本发明公开了一种基于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，包括以下步骤轴件感应加热过程有限元分析，获取其感应加热过程轴件径向的奥氏体化分布；轴件感应淬火冷却过程有限元分析，获取感应淬火过程轴件径向任一位置的冷却情况；根据一定奥氏体化温度下的零件材料TTT曲线，将轴件感应淬火的有限元分析结果与TTT曲线结合，计算轴件感应淬火淬硬层的组织和硬度分布。与现有技术相比，本发明具有可在避免损坏工件的情况下进行感应淬火的淬硬层组织硬度预测，也可根据实际工件形状、尺寸和设备参数改变预测模型，快捷方便预测出感应淬火淬硬层的组织和硬度，且预测结果具有较为准确的优点。

主权项

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VAc1/Ac3与Ac1和Ac3变化曲线计算得到轴零件的奥氏体化温度Ac1和Ac3；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Ac1和Ac3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。