SYSWELD教材-热处理模拟
热处理模拟教程创建网格模型
双击图标，运行VISUAL-MESH6.1软件。
下图为VISUAL-MESH6.1软件的初始界面。
点击，File/New新建文件
选取量纲，点击OK。
创建CAD模型，可直接利用VOLUME下面快捷模式创建立方体和圆柱体。这里点击Cylinder 创建一个圆柱体。
在弹出的窗口中输入半径10，长度100，点击Apply。
生成的圆柱体如下图所示。
下面生成网格。先选取顶面，然后点击2D/Layer Mesh，弹出下面窗口。
按照上图中输入单元尺寸为2，No. of layers to add=4, individual thickness=0.5，然后点击Mesh all loops，生成外表面单元，再点击Mesh Core按钮生成心部网格，最后点击Close完成面网格的划分。
接下来，在点击3D/Layer mesh划分三维网格。具体参数设置如上图所示，最后依次点击mesh和close按钮即可。
3D网格生成之后如上图所示。删除最开始单独划分的2D网格，如下图所示。
在生成的3D网格模型基础上抽取2D表面网格，依次点击2D/Extract from 3D Mesh按钮。
3D模型，再点击Extract 2D Elements按钮，最后点击Apply，完成抽取操作。
在左边树状菜单上右击3D elements，选择Locate只显示三维单元。
归入一个新的Collector中。
同样地，将2D单元单独显示如下。
将2D单元归入一个新的collector如下所示。
在左边树状菜单中右击collector，点击edit便可以对collector进行重新命名。
将3D单元组collector_1命名为volume。
同样地，可将2D单元重命名如下。
如下图，将模型选取过滤器工具切换到Node项，这样就只能对节点进行选取操作。
如下图所示，在端面上选取三个节点。并将它们分别归入三个新的collector。
止出现整体刚性位移。
对整体进行检查。首先点击Check/Element Normals检查单元的法向是否正确。
单元法向的检查窗口如下图所示。
元法向是合理的。接下来检查重合节点，点击Check/Coincident Nodes按钮。
明无重合节点。
检查重合单元的操作是点击check/coincident elements按钮。
在下面弹出窗口中点击check按钮。
注意左下角显示的信息：No coincident
elemen
ts found表明无重合单元。
ASME 热处理工艺卡(模拟)
X X X 热处理工艺卡 Heat Treatment Instruction 工艺卡编号 Doc. No.HTI12-01 第 Page 1 1 页共 of 1 1 页 工程项目名称Project Name / 产品编号 Product No GJ12-02 图号/修改号 Dwg./Rev. No. HCHM35.3.3 产品名称 Product Name 高过出口集 箱 件号Part No.NA 零部件名称 Part Name NA 规格 Dimension 219×16 数量 Quantit y 1 重量 kg Weight 506.035 材料Material 15CrMoG 最大厚度 mm Max. THK. 12 热处理类型 Type of H.T. 制造后热处理 Post Fabrication H.T. 热处理方法 Method of H.T. 整体炉内 Heating as a whole in c losed furnace 工艺规程编号 Procedure No. HZWY0903- 2009 说明: Detail: Sketch 1. 按XXX 0901-2009 压力容器热处理规 程操作。 2. 应安装由 2 个窄条固定的 6 支铠装热 电偶。窄条厚 3mm，宽 40mm，见右图。 3. 窄条由螺栓锁紧和固定，每个窄条上 所安装的 3 个铠装热电偶头，被紧固 在容器的上、中和下部，如右图所示。 1. The heat treatment is Performed in compliance with XXX0901- 2009(Heat treatment for pressure vessels). 2. 9 armoured thermocouple shall be fixed by 2 strips separately, Thickness is 3mm width is 40mm,See the sketch on right. 3. The strips are fixed and tightened by bolts.Three heads of the armoued thermocouple shall be placed and fixed at备注: Remark:
金属学与热处理知识点总结
金属学与热处理总结 一、金属的晶体结构 重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。 基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。 晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。 金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。 位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。 晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。 二、纯金属的结晶 重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法, 铸锭三晶区
的形成机制。 基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。 相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。 变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。 过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据Rk= 1..，T可知当过冷度T为零时临界晶核半 径R k为无穷大，临界形核功（1订2 ）也为无穷大。临界晶核半径R k与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。 细化晶粒的方法：增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。 铸锭三个晶区的形成机理：表面细晶区：当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁可以作为非均质形核的基底，因此在此薄层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。柱状晶区：在表面细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，液态金属冷却速度减慢，结晶前沿过冷都很小，不能生成新的晶核。垂直模壁方向散热最快，因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。中心等轴晶区：随着柱状晶的生长，中心部位的液体实际温度分布区域平缓，由于溶质原子的重新分配，在固液界面前沿出现成分过冷，成分过冷区的扩大，促使新的晶核形成长大形成等轴晶。由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。 三、二元合金的相结构与结晶 重点内容：杠杆定律、相律及应用。 基本内容：相、匀晶、共晶、包晶相图的结晶过程及不同成分合金在室温下的显微组织。合金、成分过冷；非平衡结晶及枝晶偏析的基本概念。 相律：f = c -p + 1其中，f为自由度数，c为组元数，p为相数。 伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也可能得到全部共晶组织，这种共晶组织称为伪共晶。 合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。 合金相：在合金中，通过组成元素（组元）原子间的相互作用，形成具有相同晶体结构与性质，并以明确界面分开的成分均一组成部分称为合金相。 四、铁碳合金 重点内容：铁碳合金的结晶过程及室温下的平衡组织，组织组成物及相组成物的计算 基本内容：铁素体与奥氏体、二次渗碳体与共析渗碳体的异同点、三个恒温转变。 钢的含碳量对平衡组织及性能的影响；二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体相对量的计算；五种渗碳体的来源及形态。
金属学与热处理课后习题问题详解(崔忠圻版)
第十章钢的热处理工艺 10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？ 答： 钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。 退火用途： 1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使 组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。 2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm （过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除应力、降低硬度的目的。对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除应力、降低硬度，改善切削加工性能。 3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。 主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。 4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相 线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。 5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后 缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。 6、去应力退火：在冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，保温一段时间 然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其主要目的是消除铸件、锻轧件、焊接件及机械加工工件中的残留应力（主要是第一类应力），以提高尺寸稳定性，减小工件变形和开裂的倾向。 10-2 何谓钢的正火？目的如何？有何应用？ 答： 钢的正火：正火是将钢加热到AC3或Accm以上适当温度，保温适当时间进行完全奥氏体化以后，以较快速度（空冷、风冷或喷雾）冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。 目的：细化晶粒、均匀成分和组织、消除应力、调整硬度、消除魏氏组织、带状组织、网状碳化物等缺陷，为最终热处理提供合适的组织状态。
渗碳过程的数值模拟
渗碳过程中表层碳含量的预测与验证 摘要 渗碳是机械制造业中应用最广泛的一种化学热处理工艺，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热并保温使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。 为了了解工件渗碳后的碳浓度分布情况，本设计根据渗碳过程的基本理论和数学模型，通过MATLAB软件编写渗碳过程各种不同边界条件的解析解以及一维数值解的程序，并对不同渗碳时间，渗碳温度以及不同渗碳碳势下的渗碳过程进行模拟，得到渗碳后的碳浓度分布情况。通过计算模拟得到的结果，可以得到不同渗碳工艺条件对渗碳层的组织和性能的影响，进而优化工艺参数。通过合理的控制渗碳时间，渗碳温度和渗碳碳势，我们可以得到渗碳后工件预期的碳浓度分布。在本文中，渗碳时间的延长，渗碳温度的提高以及渗碳碳势的增加都可以增加渗碳层的深度和碳浓度。同时通过计算模拟的出的碳浓度分布与实测的碳浓度分布做比较之后，计算模拟得到的结果和实测值比较符合. 关键词：渗碳；模拟；MATLAB；解析解；数值解
Abstract Carburizing is one of the most widely used chemical heat treatment in mechanical industry, which is mostly applied to low-carbon steel and low alloy steel.In the specific method, the workpiece is placed in an active carburizing medium,heated and keeping one holding time, which could make the active carbon atoms decomposed from carburizing medium diffuse into the surface of the workpiece, and then the affected area can vary in carbon content.it can make the surface of the workpiece obtain a high hardness and improve its abrasion. In order to find out the carbon concentration distribution of the workpiece after carburizing ,this article is based on the basic theory and mathematical model of the carburizing, using MATLAB to write a program of analytical solution and numerical solution of one-dimensional for various boundary conditions during the carburizing process, as well as calculating and simulating the carburizing process at different carburizing time, carburizing temperature and carburizing carbon potential, finally we obtain the distribution of the carbon concentration after the carburizing. Through the final result, we can get the different affects to the structure property of the carburized layer, and then optimize the process parameters. By mean of controlling the carburizing time, carburizing temperature and carburizing carbon potential, the expected Carbon concentration distribution could be gotten. In this text,longer carburizing times, higher temperatures and higher carbon potential lead to greater carbon diffusion into the part as well as increased depth of carbon diffusion. In addition, the results of calculating and simulating are compared to the measured value, the carbon concentration distribution of the workpiece of the results agrees well with the measured value. Key words: Carburizing, Simulate, MATLAB, Analytical solution, Numerical solution
Deform-3d热处理模拟操作全解
Deform-3d热处理模拟操作 热处理工艺在机械制造中占有十分重要的地位。随着机械制造现代化和热处理质量管理现代化的发展，对热处理工艺提出了更高的要求。热处理工艺过程由于受到加热方式、冷却方式、加热温度、冷却温度、加热时间、冷却时间等影响，金属内部的组织也会发生不同的变化，因此是个十分复杂的过程，同时工艺参数的差异，也会造成热处理加工对象硬度过高过低、硬度不均匀等现象。Deform-3d 软件提供一种热处理模拟模块，可以帮助热处理工艺员，通过有限元数值模拟来获得正确的热处理参数，从而来指导热处理生产实际。减少批量报废的质量事故发生。 热处理模拟，涉及到热应力变形、热扩散和相变等方面，因此计算很复杂，软件采用牛顿迭代法，即牛顿-拉夫逊法进行求解。它是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。多数方程不存在求根公式，因此求精确根非常困难，甚至不可能，从而寻找方程的近似根就显得特别重要。方法使用函数f(x)的泰勒级数的前面几项来寻找方程f(x) = 0的根。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根等。 但由于目前Deform-3d软件的材料库只带有45钢、15NiCr13和GCr15等三种材料模型，而且受到相变模型的局限，因此只能做淬火和渗碳淬火分析，更多分析需要进行二次开发。 本例以45钢热处理淬火工艺的模拟过程为例，通过应用Deform-3d 热处理模块，让读者基本了解热处理工艺过程有限元模拟的基本方法与步骤。 1 、问题设置 点击“文档”（File）或“新问题”（New problem），创建新问题。在弹出的图框中，选择“热处理导向”(heat treatment wizard)，见图1。 图1 设置新问题 2、初始化设置 完成问题设置后，进入前处理设置界面。首先修改公英制，将默认的英制
北京科技大学金属学与热处理期末考试资料
1、热处理的定义：根据钢件的热处理目的,把钢加热到预定的温度，在此温度下保持一定的时间，然后以预定的速度冷却下来的一种综合工艺。钢的热处理是通过加热、保温和冷却的方法，来改变钢内部组织结构，从而改善其性能的一种工艺。凡是材料体系（金属、无机材料）中有相变发生，总可以采用热处理的方法，来改变组织与性能。 2、Ac1、Ac 3、Accm的意义：对于一个具体钢成分来说，A1、A3、Acm是一个点，而且是无限缓慢加热或冷却时的平衡临界温度。加热时的实际临界温度加注脚字母“C”，用Ac1、Ac3、Accm表示；冷却时的实际临界温度加注脚字母“r”，用Ar1、Ar3、Arcm表示。 3、什么是奥氏体化？奥氏体化的四个过程？是什么类型的相恋？将钢加热到AC1点或AC3点以上，使体心立方的α-Fe铁结构转变为面心立方结构的γ-Fe，这个过程就是奥氏体化过程。从铁碳相图可知，任何成分碳钢加热到Ac1以上，珠光体就向奥氏体转变；加热到Ac3或Accm以上，将全部变为奥氏体。这种加热转变称奥氏体化。共析钢的奥氏体化过程包括以下四个过程：形核；长大；残余渗碳体溶解；奥氏体成分均匀化。加热时奥氏体化程度会直接影响冷却转变过程，以及转变产物的组成和性能。是扩散型相变。 4、碳钢与合金钢的奥氏体化有什么区别？为什么？在同一奥氏体化温度下，合金元素在奥氏体中扩散系数只有碳的扩散系数的千分之几到万分之几，可见合金钢的奥氏体均匀化时间远比碳钢长得多。在制定合金钢的热处理工艺规范时，应比碳钢的加热温度高些，保温时间长些，促使合金元素尽可能均匀化。 5奥氏体晶粒的三个概念（初始晶粒、实际晶粒和本质晶粒）？奥氏体的初始晶粒：指加热时奥氏体转变过程刚刚结束时的奥氏体晶粒，这时的晶粒大小就是初始晶粒度。奥氏体实际晶粒：指在热处理时某一具体加热条件下最终所得的奥氏体晶粒，其大小就是奥氏体的实际晶粒度。奥氏体的本质晶粒：指各种钢的奥氏体晶粒的长大趋势。晶粒容易长大的称为本质粗晶粒钢；晶粒不容易长大的称为本质细晶粒钢； 6为什么要研究奥氏体晶粒大小？奥氏体晶粒大小会显著影响冷却转变产物的组织和性能。 7、工厂中对奥氏体晶粒大小的表征方法是什么？本质晶粒度的测试方法？统一采用与标准金相图片比较，来确定晶粒度的级别。生产中为了便于确定钢的本质晶粒度，只需测出930度左右的实际晶粒度，就可以判断。 8过冷奥氏体：奥氏体冷至临界温度以下，牌热力学不稳定状态，称为过冷奥氏体。 9、钢的共析转变？珠光体组织的三种类型？钢的共析转变：钢奥氏体化后，过冷到A1至“鼻尖”之间区域等温停留时，将发生共析转变，形成珠光体组织，其反应如下：γ→P(α+Fe3C)结构：FCC、BCC、正交；含碳：0.77%、0.0218%、6.69%珠光体的三种类型：珠光体，索氏体，屈氏体。 10、什么叫钢的C曲线？如何测定？影响C曲线的因素？过冷奥氏体等温转变曲线，也称TTT曲线。因曲线形状象英文字母“C”，故常称C曲线。在过冷奥氏体的转变过程中有组织（相变）转变和性能变化，因此可用金相法、硬度法、膨胀法或磁性法等来测定过冷奥氏体的等温转变过程，其中金相法是最基本的。金相法测定过冷奥氏体等温转变图---C曲线（基本方法），以共析钢为例：①用共析钢制成多组圆片状试样(φ10×1.5)；②取一组试样加热奥氏体化；③迅速转入A1以下一定温度熔盐浴中等温；④各试样停留不同时间后分别淬入盐水中，使未分解的过冷奥氏体变为马氏体；⑤这样在金相显微镜下就可以观察到过冷奥氏体的等温分解过程。钢的成分和热处理条件都会引起C曲线形状和位置的变化1)含碳量的影响2)合金元素的影响3)奥氏体化温度和保温时间的影响 11、什么叫CCT曲线？如何测定？连接冷却曲线上相同性质的转变开始点和终了点，得到钢种的连续冷却转变图称为CCT曲线。与测定C曲线的方法相同，一般也都用膨胀法或金相-硬度法等来测定CCT(Continuous Cooling Transformation)图；在测定时，首先选定一组具有不同冷却速度的方法，然后将欲测试样加热奥氏体化，并以各种冷却速度进行冷却，同时测
金属材料及热处理教学大纲
重庆经贸职业学院 《金属材料与热处理》课程教学大纲 所属院系：机电系 所属专业：机电一体化 学时和学分：72学时 2013年 9月 一、课程的性质及教学目标 课程性质：《金属材料与热处理》，是机械类专业必修的专业技术基础课，是综合性、实践性、实用性极强的课程。既强调基本理 论和概念，也注重结合生产实际讲解相关概念、原理和过程。 教学目标：通过系统学习和讲解，使学生了解金属材料典型组织、结构的基本概念，金属材料的成分、组织结构变化对性能的影响，掌握正确选用和处理金属材料的理论和方法，了解工业用钢的分类、牌号、特点及用途，为学生今后学习专业的其它课程和从事生产技术工作打下必要的基础。同时培养学生严谨的科学思维和探索精神。 二、课程教学内容和基本要求 项目一金属的性能 1、掌握金属的力学性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳等概念及各力学性能的衡量指标。 2、了解金属的工艺性能。 项目二金属的结构与结晶 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 项目三铁碳合金 1、掌握合金的概念及合金组织的基本类型。 2、掌握铁碳合金的基本组织，包括概念、牌号、性能等。
3、掌握简化的Fe—Fe3C相图中的主要特性点、特性线的含义及典型铁碳合金的结晶 过程。 4、掌握含碳量对钢组织及性能的影响。 项目四碳素钢 1、了解碳素钢中常存元素对钢的性能影响。 2、掌握常用碳素钢的牌号、成分、性能及主要用途。 3、了解钢的火花鉴别方法。 项目五钢的热处理 1、了解钢在加热和冷却时的组织转变。 2、掌握钢的退火、正火、淬火、回火及表面热处理的方法和目的。 3、掌握常用工件热处理的方法。 项目六合金钢 1、了解合金元素在钢中的作用。 2、掌握常用合金钢的牌号、性能及热处理方法。 项目七铸铁 1、了解铸铁的分类。 2、掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的牌号。 3、了解灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的组织、性能及主要用途。 项目八非铁金属及硬质合金 1、了解常用有色金属及其合金的牌号、性能及用途。 2、掌握常用硬质合金的牌号、性能及用途 三、实践性教学环节要求 随课堂结合实际讲解；对某些必要知识播放生产实践视频。 四、对能力培养的要求 使学生了解金属材料和热处理基础知识，为今后进一步学习和应用金属材料打下初步的基础。
模拟热处理作业指导书
一、适用范围 该要求适用于制造核电设备紧固件用棒材。 二、引用文件 GB/T228-2002 金属材料室温拉伸试验方法 GB/T229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法 GB/T230.1-2004 金属洛氏硬度试验第一部分：试验方法（A、B、C、 D、E、F、G、H、K、N、T标尺） GB/T231.1-2002 金属布氏硬度试验第一部分：试验方法 GB/T4338-2006 金属材料高温拉伸试验方法 三、核电紧固件用棒材模拟热处理技术要求 核电紧固件用棒材在入厂化学成分复验后，紧固件生产之前需进行模拟热处理。涉及材料42CrMo4(42CrMoE)、42 CDV4(40CrMoV)、X12Cr13(12Cr13)、X6CrNiCu17-04(05Cr17Ni4Cu4Nb)、X6NiCrTiMoVB25-15-2(06Cr15Ni25Ti2MoAlVB)660、C45E/C45R(45)。 1、取样 每批（同一钢厂、同一炉罐号、同一规格直径）钢棒采购量的4%（至少2根），截取后送热处理车间进行模拟热处理。 一批钢棒数量不超过500支，作两组试验（直径φ≥16mm，截取540mm 样棒2根，直径φ＜16mm，截取340mm样棒2根） 一批钢棒数量超过500支，做四组试验（直径φ≥16mm，截取540mm 样棒4根，直径φ＜16mm，截取340mm样棒4根） 截取样棒时应随机抽取 2）模拟热处理
具体要求按下表1进行 3）车样（热处理后的样棒） 试样应按以下规定截取: 试样轴线应与棒材轴线平行，其轴线与表面的距离应为: φ≤25 mm 时，在棒材轴线处: 25 mm<φ≤50mm时，距表面12.5 mm处: φ>50mm时，位于d/2半径处。 试样上与试验有关的部位应与样棒端部保持一定距离，该距离不得小于钢棒直径。 4）试验项目 a、室温拉伸试验 b、高温拉伸试验 拉伸试样和高温拉伸试样采用GB/T228-2002中规定的d=10mm的圆形横截面比例试样 c、冲击试验 冲击试样采用GB/T229-2007中规定的标准夏比V型缺口冲击试样，冲击试样为三块一组，试样应并排截取，试样缺口轴线垂直于钢棒表面。对于奥氏体钢棒，试验温度为室温（20℃）；对碳钢、低合金钢和马氏体不锈钢棒，试验温度为0℃。 若该批钢棒直径小于等于15mm，则不进行冲击试验。 d、硬度试验 硬度试验在每根试样的不同位置进行测定，为验证每批钢棒的均匀性，每根试样测六组数据，硬度最高的钢棒与最低的钢棒的布氏硬度值
金属学与热处理章节重点总结
第1章金属和合金的晶体结构 1.1金属原子的结构特点：最外层的电子数很少，一般为1～2个，不超过3个。 金属键的特点：没有饱和性和方向性 结合力：当原子靠近到一定程度时，原子间会产生较强的作用力。结合力＝吸引力＋排斥力结合能＝吸引能＋排斥能（课本图1.2） 吸引力：正离子与负离子（电子云）间静电引力，长程力 排斥力：正离子间，电子间的作用力，短程力 固态金属原子趋于规则排列的原因：当大量金属原子结合成固体时，为使固态金属具有最低的能量，以保持其稳定状态，原子间也必须保持一定的平衡距离。 1.2晶体：基元在三维空间呈规律性排列。晶体结构：晶体中原子的具体排列情况， 也就是晶体中的这些质点在三维空间有规律的周期性的重复排列方式。 晶格：将阵点用直线连接起来形成空间格子。晶胞：保持点阵几何特征的基本单元 三种典型的金属晶体结构（要会画晶项指数，晶面指数） 共带面：平行或相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带，这一组晶面叫做共带面 晶带轴：同一晶带中所有晶面的交线互相平行，其中通过坐标原点的那条直线。 多晶型转变或同素异构转变：当外部的温度和压强改变时，有些金属会由一种晶体结构向另一种晶体结构转变。 1.3合金：两种或两种以上金属元素，或金属元素与非金属元素，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。组元：组成合金最基本的独立的物质，通常组元就是组成合金的元素。相：是合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分。固溶体：合金的组元通过溶解形成一种成分及性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相，称为固溶体。与固溶体结构相同的组元为溶剂，另一组元为溶质。 固溶体的分类：按溶质原子在溶剂晶格中的位置：置换固溶体与间隙固溶体。按溶质原子在固体中的溶解度：分为有限固溶体和无限固溶体。按溶质原子在固溶体内分布规则：分为有序固溶体和无序固溶体 固溶强化：在固体溶液中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性韧性下降。 间隙相：当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，将形成具有简单晶体结构的金属间化合物。间隙化合物：与间隙相相反（比值大于0.59）。 1.4点缺陷：⑴空位⑵间隙原子⑶置换原子。线缺陷：线缺陷就是各种类型的位错。它是指晶体中的原子发生了有规律的错排现象。（刃型位错、螺型位错、混合型位错）滑移矢量：表示位错的性质，晶格畸变的大小的物理量（刃型位错的柏氏矢量与其位错线相垂直；螺形位错的柏氏矢量与其位错线平行。）。 面缺陷：晶体的面缺陷包括晶体的外表面（表面或自由界面）和内界面两类，其中的内界面又有晶界、亚晶界、 小角度晶界、大角度晶界：两相邻晶粒位向差小于或大于10° 相界面的结构有三类：共格界面、半共格界面、非共格界面 习题3 、5做一下 第2章纯金属的结晶 2.1结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 同素异构转变：金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。过冷是结晶的必要条件。（金属不同过冷度也不同，金属纯度越高过冷度越大。过冷度的速度取决于，冷却速度越大过冷度越大实际洁净无度越低，反之） 金属结晶:孕育—出现晶核—长大—金属单晶体 2.2从液体向固体的转变使自由能下降.液态金属结晶时，结晶过程的推动力是 自由能差降低（△F）是自由能增加，阻力是自身放热
金属学与热处理试卷及答案 期末练习题
金属学与热处理期末练习题（含答案） 1、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有____强度_______、_____硬度______、_________塑性__。衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有_______韧性____和____疲劳强度_______。 2、常见的金属晶格类型有___面心立方晶格____ 、___体心立方晶格___ ____和__密棑六方晶格_ ________。 3、常用的回火方法有低温回火、_中温回火__________ 和____高温回火_______ 。 4、工程中常用的特殊性能钢有___不锈钢______、耐热钢_________和耐磨刚。 5、根据铝合金成分和工艺特点，可将铝合金分为__变形铝合金_________和铸造铝合金两大类。 6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_镇静钢________、半镇静钢_________、特殊镇静钢_________和__沸腾钢_______。 7、铸铁中_________碳以石墨形式析出___________________的过程称为石墨化，影响石墨化的主要因素有_化学成分__________ 和冷却速度。 8、分别填写下列铁碳合金组织符号： 奥氏体A、铁素体F、渗碳体fe3c 、 珠光体P 、高温莱氏体ld 、低温莱氏体ld’。 9、含碳量小于%的钢为低碳钢，含碳量为的钢为中碳钢，含碳量大于% 的钢为高碳钢。 10、三大固体工程材料是指高分子材料、复合材料和陶瓷材料。 二、选择题（每小题1分，共15分） （ b ）1、拉伸试验时，试样拉断前能承受的最大拉应力称为材料的（）。 A 屈服点 B 抗拉强度 C 弹性极限 D 刚度 （b）2、金属的（）越好，其锻造性能就越好。 A 硬度 B 塑性 C 弹性 D 强度 （ c ）3、根据金属铝的密度，它属于（）。 A 贵金属 B 重金属 C 轻金属 D 稀有金属 （ d ）4、位错是一种（）。
《金属学与热处理》试题库
《金属学与热处理》试题库 一、名词解释 1、铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体、莱氏体 2、共晶转变、共析转变、包晶转变、包析转变 3、晶面族、晶向族 4、有限固溶体、无限固溶体 5、晶胞 6、二次渗碳体 7、回复、再结晶、二次再结晶 8、晶体结构、空间点阵 9、相、组织 10、伪共晶、离异共晶 11、临界变形度 12、淬透性、淬硬性 13、固溶体 14、均匀形核、非均匀形核 15、成分过冷 16、间隙固溶体 17、临界晶核 18、枝晶偏析 19、钢的退火，正火，淬火，回火 20、反应扩散 21、临界分切应力 22、调幅分解 23、二次硬化 24、上坡扩散 25、负温度梯度 26、正常价化合物 27、加聚反应 28、缩聚反应 四、简答 1、简述工程结构钢的强韧化方法。（20分）
2、简述Al-Cu二元合金的沉淀强化机制（20分） 3、为什么奥氏体不锈钢（18-8型不锈钢）在450℃～850℃保温时会产生晶间腐蚀？如何防止或减轻奥氏体不锈钢的晶间腐蚀？ 4、为什么大多数铸造合金的成分都选择在共晶合金附近？ 5、什么是交滑移?为什么只有螺位错可以发生交滑移而刃位错却不能？ 6、根据溶质原子在点阵中的位置，举例说明固溶体相可分为几类？固溶体在材料中有何意义？ 7、固溶体合金非平衡凝固时，有时会形成微观偏析，有时会形成宏观偏析，原因何在？ 8、应变硬化在生产中有何意义？作为一种强化方法，它有什么局限性？ 9、一种合金能够产生析出硬化的必要条件是什么？ 10、比较说明不平衡共晶和离异共晶的特点。 11、枝晶偏析是怎么产生的？如何消除？ 12、请简述影响扩散的主要因素有哪些。 13、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？ 14、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？ 15、请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。 16、为什么钢的渗碳温度一般要选择在γ-Fe相区中进行？若不在γ-Fe相区进行会有什么结果？ 17、一个楔形板坯经冷轧后得到相同厚度的板材，再结晶退火后发现板材两端的抗拉强度不同，请解释这个现象。 18、冷轧纯铜板，如果要求保持较高强度，应进行何种热处理？若需要继续冷轧变薄时，又应进行何种热处理？ 19、位错密度有哪几种表征方式？ 20、淬透性与淬硬性的差别。 21、铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。 22、马氏体相变的基本特征？（12分） 23、加工硬化的原因？（6分） 24、柏氏矢量的意义？（6分） 25、如何解释低碳钢中有上下屈服点和屈服平台这种不连续的现象？（8分） 26、已知916℃时，γ-Fe的点阵常数0.365nm，（011）晶面间距是多少？（5分） 27、画示意图说明包晶反应种类，写出转变反应式？（4分） 28、影响成分过冷的因素是什么？（9分） 29、单滑移、多滑移和交滑移的意义是什么？（9分） 30、简要说明纯金属中晶粒细度和材料强度的关系，并解释原因。（6分）
淬火过程的计算机模拟及其应用
计算机应用 淬火过程的计算机模拟及其应用 顾剑锋,潘键生,胡明娟 (上海交通大学高温材料及高温测试开放实验室,上海 200030) 摘要:籍助于温度场-相变-应力和应变的有限元分析方法(FEM),实现了复杂形状工件淬火过程的计算机模拟。模拟结果直观地显示任一时刻工件内部的温度分布、组织分布、应力分布、应变状况及工件任意位置上的冷却曲线,为使用者提供了用虚拟现实方法详尽分析和研究淬火工艺的工具。本文列举了几个实际应用的例子,计算机模拟将成为虚拟制造技术中的重要组成部分。 关键词:淬火;相变;温度场;应力场;有限元法;计算机模拟;虚拟制造 中图分类号:TB115;TG156.34 文献标识码:A 文章编号:025426051(2000)0520035203 Computer Simulation of Q uenching Process and Its Application GU Jian2feng,PAN Jian2sheng,HU Ming2juan (Shanghai Jiaotong University,Public Laboratory for High Temperature Materials and High Temperature Tests,Shanghai200030,China) Abstract:Computer simulation on complicate shaped parts during quenching process has been realized by using FEM analysis of temper2 ature field2phase transformation-stress and strain.The simulation results vividl y display the transient temperatrue field,microstructure distribution,stress and strain of the parts on any time,and show the cooling curve on any position of the parts.These results provide the user a tool for analyzing and studying on quenching technique in detail using virtual reality method.Several practically used examples are listed in this paper,and computer simulation will become im portant part of virtual manufacture technology. K ey w ords:quenching;phase transformation;temperature field;stress field;finite element method;com puter simulation;virtual manufac2 ture 1 前言 与淬火过程计算机模拟有关的基础理论研究工作近年来发展很快,例如温度2相变2应力/应变相互耦合的模型不断改进,已经可以考虑许多因素之间复杂的相互作用[1～3]。在相变计算方面文献[4]发展了多相转变的计算方法。就应力对相变的影响,近期工作[5,6]指出应力对相变动力学存在更为复杂的非线性关系。这些研究成果都有助于使计算机模拟的结果逐步接近于实际情况,引起热处理界的重视。淬火过程计算机模拟在实际生产中的应用已提到议事日程上来。一些作者已就此进行了有益的尝试[7,8]。尽管目前的淬火过程计算机模拟计算还远远未能被认为是成熟的技术,其准确性还不能令人满意,但是它与必要的试验测试相结合,可以成为研究淬火方法和制订工艺参数的辅助决策工具。本文介绍了应用计算机模拟技术进行几种形状复杂的零件的淬火过程虚拟生产试验的初步尝试。模拟计算是以大型有限元分析软件为平台,结合作者的二次开发程序来实现的。 2 数学模型 211 相变量计算 本文相变量计算与文献[9～11]所介绍的方法基本相同。用孕育期叠加法判断相变的开始,用avrami方程计算扩散型相变的转变量,用K oistinen2Marbuger方程计算马氏体转变 作者简介:顾剑锋(1970—),博士,讲师,江苏江阴人,主要从事热处理数学模型和计算机模拟,发表论文10余篇,获99年度国家教育部科技进步一等奖。E2mail:jianfeng.gu@univ2troyes.fr 基金项目:国家自然科学基金资助(No.59371073);国家科委“九五”攻关重点项目(No.962A01202201)。 收稿日期:1999211201量。在相变量的计算中考虑了应力状态的影响,因而对上述公式进行了修正[5,6]。 212 应力场分析 对淬火过程中应力应变以及淬火后残余应力和变形的预测的准确程度与所采用的材料力学模型密切相关。目前的淬火模拟已经从原来的弹性模型改进为弹塑性模型,考虑材料的力学性能,如加工硬化特性、塑性流动法则、屈服准则等等,通常采用Von2Mises准则、等向硬化条件和普朗特尔-劳埃斯(Prandtl2Reuss)塑性流动法则[5,6]。淬火过程中应力分析还必须考虑相变的影响,因此塑性区的处理远远较普通的应力分析复杂。总应变包括了弹性应变、塑性应变、热应变、相变应变和相变塑性应变等多项。 213 复杂淬火操作的模拟以及非线性处理 淬火过程的模拟涉及多因素非线性问题,因为界面换热系数、钢的热物性参数和力学性能参数都是温度的函数。相变潜热的引入更使问题变成高度非线性。实际生产中常遇到一些复杂的淬火操作,例如预冷淬火、控时浸淬、双液淬火、间歇淬火以及淬火2自回火等,都属于界面条件剧变的冷却过程,本文用下述方法处理:①模拟过程中,不同的冷却阶段调用不同的换热系数与温度的函数;②采用改进的增量迭代法处理非线性问题;③在边界附近采用较密的有限元网格;④在不同的冷却阶段,根据冷却速度的大小调整计算时间步长。3 借助于计算机模拟进行热处理虚拟生产试验 计算机模拟技术不仅有强大的计算功能,而且可以显示任意时刻工件内任意截面上的温度场、组织分布和应力场,能使操作者观察到各种等值面(温度值、应力值、应变值、组织分布
中级热处理工模拟试题A
卷) Page 1 of 3 中级热处理工(A 卷) 一、单项选择题（将正确答案前的字母填入括号内。每题2分，满分40分） 1．亚共析钢加热到AC 3点时（ ）。 A 、铁素体开始自奥氏体中析出 B 、开始发生奥氏体转变 C 、铁素体全部溶入奥氏体中 D 、铁素体自奥氏体中析出完毕 2．渗碳体的合金结构为（ ）。 A 、间隙固溶体 B 、置换固溶体 C 、机械混合物 D 、金属化合物 3．含碳量1.2%的钢，当加热至AC 1~ACm 时，其组织是（ ）。 A 、奥氏体 B 、铁素体和奥氏体 C 、珠光体和奥氏体 D 、奥氏体和二次渗碳体 4．与40钢相比，40Cr 钢的特点是（ ）。 A 、C 曲线左移，Ms 点上升 B 、C 曲线左移，Ms 点下降 C 、C 曲线右移，Ms 点上升 D 、C 曲线右移，Ms 点下降 5．碳原子和氮原子溶入铁原子晶格中形成的固溶体类型（ ）。 A 、前者为置换式，后者为间隙式 B 、前者为间隙式，后者为置换式 C 、两者均为间隙式 D 、两者均为置换式 6．过冷奥氏体转变为马氏体是以（ ）方式进行的。 A 、铁原子的扩散 B 、碳原子的扩散 C 、共格切变 D 、铁和碳原子的扩散 7．黄铜是以（ ）为主的合金。 A 、Cu ，Pb B 、Cu ，Zn C 、Cu ，Al D 、Cu ，Sn 8．调质钢经调质后的组织为（ ）。 A 、回火马氏体 B 、回火索氏体 C 、珠光体 D 、回火贝氏体 9．工件在水中淬火冷却的过程中会依次出现（ ）阶段。 A 、蒸汽膜、沸腾、对流 B 、蒸汽膜、沸腾、传导 C 、沸腾、蒸汽膜、传导 C 、沸腾、蒸汽膜、对流 10．灰铁中的石墨是以（ ）形式存在的。 A 、球状 B 、蠕虫状 C 、团絮状 D 、片状 11．渗碳层从表面到心部依次由过共析层、共析层、亚共析层构成，其中（ ）又称为过渡层。 A 、亚共析层 B 、共析层 C 、过共析层 D 、共析层+亚共析层 12．根据珠光体片层间距大小，常将其分为（ ）三类组织。 A 、珠光体、魏氏组织、莱氏体 B 、珠光体、索氏体、屈氏体 C 、珠光体、索氏体、莱氏体 D 、珠光体、索氏体、魏氏组织 13．淬火钢在回火过程中的组织转变可划分为回火马氏体形成，（ ），应力消除，碳化物聚集长大等四个阶段。 A 、回火马氏体长大 B 、碳化物形核 C 、残余奥氏体分解 D 、剩余部分奥氏体 14．热处理炉的有效加热区指（ ）符合热处理工艺要求的装料区域。 A 、炉膛尺寸 B 、炉温波动幅度 C 、炉温均匀性 D 、升温速度 15．任何化学热处理过程都是由介质分解，活性原子被吸收，（ ）等三个基本过程构成的。 A 、形成置换固溶 B 、渗入原子扩散 C 、形成间隙固溶 D 、形成化合物 16．过共析钢的室温平衡组织是（ ）。 A 、铁素体加一次渗碳体 B 、珠光体加一次渗碳体 C 、铁素体加二次渗碳体 D 、珠光体加二次渗碳体