Deform-3D热轧钢板淬火过程的温度场模拟(3)
(2)加热时间的确定
加热时间由升温时间和保温时间组成。由零件入炉温度升至淬火温度所需的时间为升温时间，并以此作为保温时间的开始。保温时间是指零件烧透及完成奥氏体化过程所需要的时间。加热时间通常根据经验公式估算或通过实验确定。生产中往往要通过实验确定合理的加热及保温时间，以保证工件质量[3]。
1.2.3淬火过程的温度场模拟
钢板的淬火过程涉及很多参变量，单凭积累的实验数据来深入了解和控制淬火过程，成本昂贵且费时费力。随着计算机技术的发展，通过一组基本的物理过程的数学方程来描述温度场，成为一种强有力的手段。计算机模拟使得包括淬火在内的热加工工艺从“定性”走向“定量”，从“经验”走向“科学”。采用科学的模拟技术和少量的试验验证代替过去大量的反复实验，不仅节省了人力物力，而且通过数值模拟可以解决一些无法在实验里直接进行的复杂问题的探索性研究[4]。
淬火过程的计算机模拟是热处理过程计算机模拟的重要组成部分。它能对试件的温度场、显微组织场和内应力场进行耦合计算，给出每一瞬间的温度场、显微组织场和内应力场，并能直接地观察到各场量在淬火过程中的变化情况，这样就可以在节省大量的人力、物力、财力和时间的情况下对试件进行全面的分析，预测试件淬火后的组织性能，从而可对淬火工艺方案进行优化，使工艺更加高效合理。淬火过程温度场模拟在DEFORM-3D中的具体应用详见图1.1，图1.2和图1.3。
图1.1 有限元模型图1.2 材料的热物理属性图1.3 淬火过程中的温度场分布
1.3 有限元模拟技术在热轧钢板温度场中的应用
热处理计算机模拟是一项多学科相互渗透的高新技术。它包含了传热学、弹塑性力学、材料学等多知识论。其在现代化生产技术中占有十分重要的位置，在已知材料的结构形状尺寸及相关热物性参数数的情况下来预报材料热处理后的温度场、应力场、相变情况，然后根据模拟结果来不断修正实际热处理工艺的参数。因此，利用计算机模拟技术来模拟热处理过程从而优化的热处理工艺的方法显得十分必要。这将在先进制造技术中发挥重要作用。热处理计算机模拟将会在同新月异的制造技术中发挥重大作用，它已处在热处理领域的前沿。
1.3.1淬火过程计算机模拟的研究现状
热处理的实质是使钢在固态范围内，通过加热、保温和冷却的方法，改变内部组织结构，从而改变其性能的一种工艺在热处理过程中，试件内部会发生十分复杂的物理现象，如瞬态温度场的变化、组织的转变、力学性能的改变以及残余应力的产生等。这些物理现象也正是材料实现淬火硬化的主要依据。
二十世纪70年代以来，由于计算机技术的迅速发展，热处理过程的数值模拟(Heat Treatment Computer Simulation简称HTCS)也随之成为一个举世关注的研究领域。对于一些与热处理相关的学科，如数值计算方法、传热学、热应力理论、
相变动力学、计算流体力学等在国内外都开展了较为深入的研究，从而为热处理过程的计算机模拟和仿真技术的发展奠定了坚实的基础。
淬火过程的计算机模拟是热处理过程计算机模拟的重要组成部分。它能对试件的温度场、显微组织场和内应力场进行耦合计算，给出每一瞬间的温度场、显微组织场和内应力场，并能直接地观察到各场量在淬火过程中的变化情况，这样就可以在节省大量的人力、物力、财力和时间的情况下对试件进行全面的分析，预测试件淬火后的组织性能，从而可对淬火工艺方案进行优化，使工艺更加高效合理[5]。