导读:本文包含了模拟渗碳论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:真空渗碳炉,加热系统,结构优化,加热效率
模拟渗碳论文文献综述
刘静,李家栋,王昊杰,王昭东[1]（2019）在《真空渗碳炉加热系统结构优化数值模拟研究》一文中研究指出为了优化加热系统结构,保证真空渗碳炉加热性能,采用COMSOL有限元软件建立真空渗碳炉加热过程数值模型,分析了加热系统中石墨加热管的数量、长度和分布半径等关键结构参数对工件表面热流密度、有效加热区温度分布的影响规律.模拟结果表明:加热功率恒定,减小加热管数量、长度和分布半径均可以使工件表面热流密度增大,加热效率提高;将加热管数量设为偶数,并适当减小加热管长度,增加加热管分布半径可以显着改善有效加热区内温度分布均匀性.该研究结果对真空渗碳炉加热系统结构设计优化具有一定指导意义.(本文来源于《东北大学学报(自然科学版)》期刊2019年05期）
王鑫[2]（2019）在《高速机车齿轮渗碳淬火工艺及其畸变的数值模拟研究》一文中研究指出为了提高齿轮的承载能力、抗疲劳性能和使用寿命,渗碳淬火成为当今高性能硬齿面齿轮主导的热处理工艺方式。但由于高温工艺周期长,期间经历不同的温度变化和组织转变,产生复杂的热和组织应力,易于引起齿轮的畸变,严重影响齿轮的使用性能和制造成本。传统方法控制齿轮渗碳淬火畸变主要依赖于试验和经验,且由于影响畸变的因素众多,往往事倍功半、效果不佳和成本巨大,对齿轮畸变的控制成为渗碳淬火工艺最大的技术难点。本文利用数值模拟方法,根据渗碳淬火工艺的技术要求,在综合考虑温度、相变、应力等多场作用的同时,引入硬度场到模型中,将引起畸变的工艺过程、性能等主要因素与畸变相关联,建立了渗碳淬火工艺及其畸变的分析计算模型。首先为了实现齿轮淬火温度场的准确计算,利用冷却曲线和反传热法,计算出了齿轮淬火油和低温盐浴介质的换热系数。分析了含水量、温度和搅拌速度对盐浴换热系数的影响,得出随着含水量和搅拌速度的提高,换热系数呈增大趋势,而随着盐浴温度的升高,换热系数呈下降趋势;随着含水量、搅拌速度和盐浴温度的提高,增强了盐浴介质低温区域的冷却能力和速度。进而利用换热系数数据,耦合温度、相变和应力作用,建立了畸变试样渗碳油淬和盐浴分级淬火的畸变分析模型。利用畸变试样分析了齿轮材料的畸变特性,同时分是否考虑相变两种模型,将热和相变应变间接分开,分析了试样的畸变过程,然后利用正交试验量化了工艺参数对畸变的影响程度。结果表明,热应力引起的应变对试样畸变起主要作用,相变应变仅是次要因素。20CrNi2Mo材料的畸变倾向小于17CrNiMo6材料;渗碳温度、碳势和淬火温度对试样的畸变影响都较大;通过对畸变试样的油淬和盐浴分级淬火工艺的对比分析表明,盐浴淬火工艺具有高温冷却快、马氏体分级转变更充分,热和组织应力相对较小等特点,有利于对齿轮渗碳淬火畸变的减小和控制。在温度场计算的基础上,利用实验结果,USS-Atlas公式和JMatPro软件拟合出不同碳含量下的淬透性曲线,同时根据温度场结果,得到特定温度范围内的端淬冷却曲线,建立了计算渗碳淬火硬度的端淬曲线模型,再根据渗碳淬火工件的碳含量和冷却时间即可计算出其硬度值。应用该模型计算出17CrNiMo6和20CrNi2Mo渗碳端淬和齿形试样的硬度场,通过与试验实测对比,验证出模型具有较好的精度,最大误差小于12%。该模型不用进行相变模拟,具有较好的简便性和实用性。利用上述基础性分析模型,结合高速机车齿轮技术要求从材料特性、工艺和齿轮结构叁个方面,对齿轮渗碳淬火工艺过程的畸变进行了分析。将盐淬和油淬畸变分析模型分别应用在高速机车的齿圈和齿轮轴上,分析齿圈和齿轮轴的畸变规律,为工艺过程的畸变控制提供依据。结果表明,油淬工艺下,齿圈齿宽方向呈现腰鼓状变形,齿顶圆直径最大胀大为0.65mm,公法线长度胀大为0.47mm。沿着齿宽方向,除了左侧轴端附近,齿轮轴其余位置齿顶圆都呈现缩小趋势,接近齿宽中部区域收缩最大。盐淬工艺下,齿圈轮齿呈轻微马鞍形变形,齿顶圆直径最大胀大为0.414mm,公法线长度胀大0.32mm,且变形较为均匀。通过与畸变测量数据对比,齿顶圆畸变的模拟精度可以得到保证。利用正交试验模拟分析了工艺参数对齿顶圆直径和公法线长度畸变的影响程度和趋势,发现淬火温度、油温、渗碳浓度和淬火保温时间对两种畸变影响都较大。综合采用上述结果,将模拟优化出的最佳渗碳淬火工艺参数和工装结构尺寸应用于模拟和实际的齿轮渗碳淬火生产中,结果表明,在最佳工艺参数下,相对于原始条件下的模拟和测量值,齿顶圆畸变分别减小了12.4%和8.8%,公法线长度畸变分别减小了33%和53.9%,取得了较好的畸变控制效果。(本文来源于《机械科学研究总院》期刊2019-05-01）
王鑫,顾敏[3]（2019）在《齿轮渗碳淬火工艺过程及其畸变的模拟技术研究发展与展望》一文中研究指出渗碳淬火是高参数硬齿面齿轮表面强化热处理的主要工艺方法。该工艺过程复杂,影响因素较多,尤其是该过程中齿轮畸变的控制是其突出的技术难点之一。鉴于传统方法的缺陷和计算机模拟技术的发展,对齿轮渗碳淬火过程及其畸变的数值模拟成为当前行业的发展前沿。本文阐述了齿轮渗碳淬火及其畸变数值模拟的数学模型、操作平台和研究现状,并展望了今后的发展方向。(本文来源于《热加工工艺》期刊2019年08期）
魏悠悠[4]（2018）在《低碳钢表面纳米化及其渗碳过程的分子动力学模拟》一文中研究指出在金属材料表面制备纳米化层可有效提升金属材料的表面性能,延长其服役寿命。渗碳实验前进行纳米化预处理,能降低渗碳温度,提高渗碳速度,提高零件的硬度,具有复合强化的效果。但是目前纳米化前处理对渗碳的微观催渗机制尚不明确,需要开展深入的研究。本文利用超音速微粒轰击(SFPB)的方式对低碳钢20Cr2Ni4WA进行表面纳米化预处理,之后分别在不同温度下进行渗碳实验。采用光学显微镜和透射电子显微镜对材料表面和截面微观组织结构进行观察,利用X射线衍射仪分析了纳米层相结构,并借助显微硬度计测量了材料表面和截面硬度,探讨了纳米化处理对试样微观组织、结构、硬度以及渗碳过程的的影响;利用分子动力学模拟软件Lammps对纳米化过程进行模拟,分析了纳米化过程中微观缺陷的形成机制;使用Materials Studio对模拟了碳原子在缺陷中的扩散过程,分析缺陷结构对渗碳过程的影响。研究结果表明,超音速微粒轰击处理能在低碳钢20Cr2Ni4WA表面形成晶粒尺寸30nm以下的纳米化层,细化微观组织,明显提高了材料表面的硬度;纳米化模拟过程中,在外力作用下材料表面发生塑性变形,并在晶体内部形成缺陷,先后产生空位、以及a/2<111>、2/a<100>和a<110>型位错,且缺陷数目随轰击时间和轰击速度的提高而逐渐增多;与普通渗碳相比,纳米化预处理有利于提高渗碳层的厚度和渗碳速率,细化了渗碳层组织,提高了渗碳层硬度,可以在较低的渗碳温度下达到相同的渗层组织;模拟渗碳过程中,由于缺陷的存在,碳原子扩散系数显着提高,且缺陷数目越多,提升效果越强;缺陷类型对碳扩散的影响能力从弱到强依次是空位、位错和晶界;在纳米化产生的缺陷结构中,碳原子的扩散能力随温度升高而增大,随表面残余应力增大而减小。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2018-04-01）
谢成,朱戈阳,寻丹,肖政兵,丁志敏[5]（2018）在《16Cr3NiWMoVNbE渗碳淬火组织与热物理力学性能的数值模拟》一文中研究指出基于JMatPro软件,模拟计算了4种不同含碳量的16Cr3NiWMoVNbE钢的渗碳淬火组织演变,研究分析了合金的平衡相组成,热物理、力学性能参数,连续转变曲线(CCT)以及Jominy淬透性曲线.研究结果表明,随着碳含量逐渐增加至0.76%,合金A1和A3温度降低715.97和760.00℃,而淬火组织中的渗碳体含量增多至4.67%,合金淬火末端的抗拉强度、屈服强度与洛氏硬度分别强化为2 350.12 MPa,2 193.62 MPa,61.87,这3种力学性能在距离淬火端面4~9 cm有最大降幅.合金中铁素体(F)、珠光体(P)、贝氏体(B)、马氏体(M)的转变温度均随着碳含量的增加分别从850.0,779.4,469.2,361.9℃降至727.4,760.4,431.4,193.9℃.(本文来源于《湖南科技大学学报(自然科学版)》期刊2018年01期）
胡建军,蒋杰,陈古波[6]（2017）在《渗碳数值模拟研究进展》一文中研究指出热处理可以改变材料的内部组织从而影响材料的力学性能,为了更好控制零件的变形,需要对热处理工艺先进行数值模拟计算,然而热处理数值模拟技术涉及到扩散、相变、温度场和应力场之间耦合问题。本文主要讲述了渗碳机理以及渗碳过程中碳传递系数的计算和国内外关于常规渗碳、真空渗碳和稀土渗碳方面数值模拟的研究进展。最后根据目前渗碳热处理研究出现的问题,提出了未来渗碳数值模拟的发展方向。(本文来源于《化学工程与装备》期刊2017年12期）
金沛斌,沈利民,巩建鸣,李果,尤瑛[7]（2016）在《渗碳与结焦共同作用的Cr35Ni45Nb合金性能演变数值模拟分析》一文中研究指出基于已开发的顺次耦合的热应力耦合程序,运用有限元分析软件ABAQUS,对于已存在的结焦层和渗碳层的Cr35Ni45Nb合金乙烯裂解炉管,对其开车升温过程中温度场以及应力场的分布进行了数值分析。讨论了结焦层和渗碳层尺寸、不同升温方式对于炉管力学性能和传热性能的影响。结果表明:随着结焦层和渗碳层的厚度的增加,导致了炉管传热性能的加速下降。应力在结焦层、渗碳层和金属基体的界面处发生了突变的现象,其中产生的最大环向应力位于炉管的内壁,最小环向应力位于炉管的外壁,而且这种分布并不会随着炉管服役时间的增长而得到改变。(本文来源于《材料热处理学报》期刊2016年08期）
吕东,杜国君[8]（2016）在《渗碳零件淬火过程数值模拟简化模型研究》一文中研究指出渗碳淬火是热处理工艺中的重要手段,被广泛应用到汽车、航空航天和机械制造等领域。经过渗碳淬火后,零件的强度、硬度和耐磨性等性能都得到了极大的提升。但是,随着科学技术的发展,传统热处理技术已经不能满足人们的需要。为了更好地了解热处理过程中的每一个细节,从而更好地发展和改进热处理技术,人们将计算机技术应用到热处理过程中,渗碳淬火过程数值模拟技术飞速发展。主要基于限元分析软件ANSYS,利用20CrMnTi的试件实验数据,对渗碳零件淬火过程进行数值模拟,得到零件在淬火过程各部分的变化规律及零件尺寸对残余应力分布规律的影响。通过分析模拟结果对热处理模型进行简化,以便减少数值模拟过程中计算机的运算时间,从而提高计算效率。(本文来源于《力学与工程应用（第十六卷）》期刊2016-08-06）
吕东[9]（2016）在《渗碳零件淬火过程数值模拟简化模型研究》一文中研究指出渗碳淬火是热处理工艺中的重要手段,被广泛的应用到汽车、航空航天和机械制造等领域。经过渗碳淬火后,零件的强度、硬度和耐磨性等性能都得到了极大的提升。但是,随着科学技术的发展,传统热处理技术已经不能满足人们的需要。为了更好的了解热处理过程中的每一个细节,从而更好的发展和改进热处理技术,人们将计算机技术应用到热处理过程中,数值模拟技术随之出现。本文主要基于有限元分析软件ANSYS,对渗碳零件淬火过程数值模拟简化模型进行研究,以便减少数值模拟过程中计算机的运算时间,从而提高计算效率。根据传热学基本原理,热弹塑性理论和相变理论,使用有限元分析软件ANSYS,对无限长渗碳圆柱体淬火过程的温度场进行了数值模拟。然后,将温度场模拟结果作为初始载荷加载到模型上,对无限长渗碳圆柱体淬火过程中的应力场进行模拟,分析无限长渗碳圆柱体在淬火结束后残余应力分布规律。并研究模型尺寸和渗碳层厚度对残余应力场分布情况的影响,为新模型的建立提供了参照。建立无限长渗碳圆柱体淬火数值模拟的简化模型。将原始模型的温度场模拟结果中简化模型部分对应的温度场作为初始载荷加载到简化模型上,对简化模型进行应力场模拟。设立修正系数调整简化模型的模拟结果,使其与原始模型的模拟结果相近。同时,分析了模型尺寸和渗碳层厚度对修正系数的影响。(本文来源于《燕山大学》期刊2016-05-01）
施建军[10]（2016）在《真空渗碳工艺研究及数值模拟》一文中研究指出钢的渗碳是一种普遍采用的表面化学热处理技术,渗碳和淬火工艺相结合使钢表层一定深度内形成高硬度和耐磨性的渗碳层,同时心部没有渗碳的区域则保持足够的强韧性。真空渗碳作为可替代传统气氛渗碳的一种新技术受到越来越多的关注,真空渗碳过程可以在比气氛渗碳更高的温度下进行,从而节省渗碳处理时间。同其他渗碳方式相比,真空渗碳降低了处理成本和环境污染,能获得优良的工件表面状态和渗碳层均匀性,同时真空渗碳还具有淬火变形小、渗碳效率高和避免晶界氧化的优点。本文以16Mn钢、20CrNi2Mo钢和20CrMnMo钢为研究对象,制定不同的真空渗碳工艺,分析不同工艺处理后随炉试样的金相组织、显微硬度分布、表面碳浓度、扫描电镜照片和X射线衍射结果,同时结合碳浓度数值模拟结果与实际值对比,旨在为实际生产提供数据和理论积累。本文完成的主要研究工作为:1、16Mn钢真空渗碳淬火后渗碳层表面状态良好,表层淬火组织为针状马氏体+残余奥氏体+细小碳化物,心部淬火组织为低碳板条马氏体+铁素体;渗碳层表面硬度最高,随着距表面距离的增大,硬度先缓慢下降后呈抛物线型下降,最后接近直线型下降,最终至心部后硬度变化不大;16Mn钢真空渗碳层深度≤2mm时,渗扩比以1:6为宜;相同真空渗碳条件下,960℃真空渗碳层深度较900℃时增加1倍。2、20CrNi2Mo钢真空渗碳淬火后渗碳层表面硬度最高,硬度最大值为880HV1,心部淬火硬度约为410HV1;20CrNi2Mo钢真空渗碳层深度为1.84mm(<2mm)时渗扩比以1:6较合理,而渗碳层深度为2~3mm时,渗扩比以1:10为宜;冷处理可使20CrNi2Mo钢真空渗碳淬火试样硬度升高,但冷处理前后渗碳层深度不变;20CrNi2Mo钢真空渗碳层碳浓度模拟值略小于实际值,对实际生产具有一定参考价值。3、20CrMnMo钢深层真空渗碳强渗75min时,渗扩比应控制在1:20~1:22之间,真空渗碳淬火后渗碳层深度为4.2~4.4mm,碳化物级别为1~2级;20CrMnMo钢深层真空渗碳层表面碳浓度模拟值平均低于实际值0.035%,渗碳层深度模拟值平均低于实际值0.22mm。4、20CrMnMo钢大型重载齿轮(齿顶圆直径Φ1435mm、法向模数20、齿轮单件重量2800Kg)以渗扩比1:22进行深层真空渗碳淬火后,齿轮呈金属银白色,20CrMnMo钢随炉齿形试样表面碳浓度为0.86%,渗碳层深度为4.4mm,碳化物别为1~2级;淬火后随炉齿形试样洛氏硬度平均值为62.8HRC,齿轮齿面硬度平均值为61.3HRC;齿轮真空渗碳淬火后外径畸变量为1.66mm,回火工艺结束后外径畸变量为1.28mm。(本文来源于《中原工学院》期刊2016-03-01）
模拟渗碳论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为了提高齿轮的承载能力、抗疲劳性能和使用寿命,渗碳淬火成为当今高性能硬齿面齿轮主导的热处理工艺方式。但由于高温工艺周期长,期间经历不同的温度变化和组织转变,产生复杂的热和组织应力,易于引起齿轮的畸变,严重影响齿轮的使用性能和制造成本。传统方法控制齿轮渗碳淬火畸变主要依赖于试验和经验,且由于影响畸变的因素众多,往往事倍功半、效果不佳和成本巨大,对齿轮畸变的控制成为渗碳淬火工艺最大的技术难点。本文利用数值模拟方法,根据渗碳淬火工艺的技术要求,在综合考虑温度、相变、应力等多场作用的同时,引入硬度场到模型中,将引起畸变的工艺过程、性能等主要因素与畸变相关联,建立了渗碳淬火工艺及其畸变的分析计算模型。首先为了实现齿轮淬火温度场的准确计算,利用冷却曲线和反传热法,计算出了齿轮淬火油和低温盐浴介质的换热系数。分析了含水量、温度和搅拌速度对盐浴换热系数的影响,得出随着含水量和搅拌速度的提高,换热系数呈增大趋势,而随着盐浴温度的升高,换热系数呈下降趋势;随着含水量、搅拌速度和盐浴温度的提高,增强了盐浴介质低温区域的冷却能力和速度。进而利用换热系数数据,耦合温度、相变和应力作用,建立了畸变试样渗碳油淬和盐浴分级淬火的畸变分析模型。利用畸变试样分析了齿轮材料的畸变特性,同时分是否考虑相变两种模型,将热和相变应变间接分开,分析了试样的畸变过程,然后利用正交试验量化了工艺参数对畸变的影响程度。结果表明,热应力引起的应变对试样畸变起主要作用,相变应变仅是次要因素。20CrNi2Mo材料的畸变倾向小于17CrNiMo6材料;渗碳温度、碳势和淬火温度对试样的畸变影响都较大;通过对畸变试样的油淬和盐浴分级淬火工艺的对比分析表明,盐浴淬火工艺具有高温冷却快、马氏体分级转变更充分,热和组织应力相对较小等特点,有利于对齿轮渗碳淬火畸变的减小和控制。在温度场计算的基础上,利用实验结果,USS-Atlas公式和JMatPro软件拟合出不同碳含量下的淬透性曲线,同时根据温度场结果,得到特定温度范围内的端淬冷却曲线,建立了计算渗碳淬火硬度的端淬曲线模型,再根据渗碳淬火工件的碳含量和冷却时间即可计算出其硬度值。应用该模型计算出17CrNiMo6和20CrNi2Mo渗碳端淬和齿形试样的硬度场,通过与试验实测对比,验证出模型具有较好的精度,最大误差小于12%。该模型不用进行相变模拟,具有较好的简便性和实用性。利用上述基础性分析模型,结合高速机车齿轮技术要求从材料特性、工艺和齿轮结构叁个方面,对齿轮渗碳淬火工艺过程的畸变进行了分析。将盐淬和油淬畸变分析模型分别应用在高速机车的齿圈和齿轮轴上,分析齿圈和齿轮轴的畸变规律,为工艺过程的畸变控制提供依据。结果表明,油淬工艺下,齿圈齿宽方向呈现腰鼓状变形,齿顶圆直径最大胀大为0.65mm,公法线长度胀大为0.47mm。沿着齿宽方向,除了左侧轴端附近,齿轮轴其余位置齿顶圆都呈现缩小趋势,接近齿宽中部区域收缩最大。盐淬工艺下,齿圈轮齿呈轻微马鞍形变形,齿顶圆直径最大胀大为0.414mm,公法线长度胀大0.32mm,且变形较为均匀。通过与畸变测量数据对比,齿顶圆畸变的模拟精度可以得到保证。利用正交试验模拟分析了工艺参数对齿顶圆直径和公法线长度畸变的影响程度和趋势,发现淬火温度、油温、渗碳浓度和淬火保温时间对两种畸变影响都较大。综合采用上述结果,将模拟优化出的最佳渗碳淬火工艺参数和工装结构尺寸应用于模拟和实际的齿轮渗碳淬火生产中,结果表明,在最佳工艺参数下,相对于原始条件下的模拟和测量值,齿顶圆畸变分别减小了12.4%和8.8%,公法线长度畸变分别减小了33%和53.9%,取得了较好的畸变控制效果。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
模拟渗碳论文参考文献
[1].刘静,李家栋,王昊杰,王昭东.真空渗碳炉加热系统结构优化数值模拟研究[J].东北大学学报(自然科学版).2019
[2].王鑫.高速机车齿轮渗碳淬火工艺及其畸变的数值模拟研究[D].机械科学研究总院.2019
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[10].施建军.真空渗碳工艺研究及数值模拟[D].中原工学院.2016