范晓晴立方体淬火过程三维非稳态温度场的有限差分计算_第1页
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文档简介

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页立方体淬火过程三维非稳态温度场的有限差分计算模型的建立钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时光，使之所有或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）举行马氏体（或贝氏体）改变的热处理工艺，，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满意各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满意某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等异常的物理、化学性能。淬火过程是一个涉及到相变，热传导，热对流，热辐射的三维非稳态传热问题。为计算淬火过程的温度场，首先应建立淬火过程的传热学模型。本模型中采用以下几点假设。材料的热物性参数不随温度变化不考虑相变潜热材料为各向同性考虑工件辐射与空气对流换热。工件为立方体热传导方程按照工件形状，采用三维直角坐标系，在工件内部的热传导方程为，式中，，为材料的热蔓延率，λ为热传导率，ρ为材料密度，为比热，T为温度，t为时光。λ,ρ,均不随温度变化。边界条件式中，T为工件表面温度，为淬火介质温度，n为其他表面的的外法线方向，h为淬火介质的对流换热系数。初始条件初始时刻工件整体温度分布匀称，即，为一常数，取淬火加热温度，对35CrMo钢，取860℃。有限差分方程首先对求解区域离散化，求解区域为立方体，在X,Y,Z方向用网格来离散求解区域，X方向节点数为N1，Y方向节点数为N2，Z方向节点数为N3。X方向步长为△X，Y方向步长为△Y，Z方向步长为△Z。时光步长为△t。内部某节点编号为（i,j,k).左右相邻两节点为(i,j-1,k),(i,j+1,k),前后相邻两节点为(i.j,k-1),(i,j,k+1).上下相邻两节点为（i,j-1,k),(i,j+1,k)。内部节点差分方程为令，，，。则内部节点差分方程变成了。同理，六个面边界

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