deform-3D热轧钢板回火过程的温度场模拟(4)
1.4 选题的目的和意义
由于热连轧钢板产品具有强度高，韧性好，易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能，因而被广泛应用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。随着热轧尺寸精度、板形、表面质量等控制新技术的日益成熟以及新产品的不断问世，热连轧钢板、带产品得到了越来越广泛的应用并在市场上具有越来越强的竞争力[8]。
在热轧钢板的工艺处理中，热处理是一道必不可少的工序，它是将钢在固态条件下加热到预定温度，并且在该温度下保持一段时间，然后以一定的冷却速度冷却下来的一种热加工工艺，其目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能。实际生产证明通过适当的热处理可以显著提高钢板的机械性能，延长钢板的使用寿命，恰当的热处理工艺可以消除热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒、降低内应力，使钢板的组织和性能更加均匀。而回火工艺往往是最后一道工序，因此直接关系到钢板的使用性能与寿命。因此本课题将对热轧钢板热处理的回火工艺（给出不同回火温度350℃,400℃,450℃,500℃,550℃的条件下）进行分析，从而得出最好的回火工艺。钢回火后的力学性能常常以硬度来衡量，淬火钢回火后的硬度主要取决于回火温度。回火保温时间要充分，以保证组织转变和消除内应力。
但是在实际生产中，钢板在回火炉内回火必定形成不均匀的温度场分布，不均匀的温度场会形成热应力和相变应力，这些应力的存在将直接影响钢板的组织性能和使用寿命。所以我们必须时刻了解温度场的分布，来拟定最好的回火工艺，然而我们利用实验分析其温度场比较复杂、繁琐，必须利用热电偶进行测试。从节约成本，节省人力的角度，本实验将采用有限元模拟方法，对钢板回火进行有限元模拟。分析钢板回火的温度场分布的特点，对实验有重要的指导意义。
DEFORM-3D是一套基于有限元的工艺仿真系统。用于分析金属成型及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM-3D的图形界面既强大又灵活，为用户准备输入数据和观察结果数据提供了有效工具，其计算精度和结果可靠性，被国际成型领域公认第一。本课题中，将用此软件在计算机上进行模拟整个回火过程。
1.5 本课题的研究内容
对低碳微合金高强度钢板回火过程的温度场进行数值模拟研究，分析回火至不同温度下，钢板内部温度场的分布，并对其进行实验验证（金相组织、性能测试等），从而制定合理的回火工艺。
具体研究内容如下：
1. 了解热轧钢板（低碳微合金钢）以及回火工艺。
2．了解国内外有限元模拟技术在热轧钢板温度场模拟的现状及发展趋势。
3．根据课题内容和要求进行大量文献资料查阅，完成开题报告以及英文文献的译文工作。
4．对不同回火温度条件下钢板的回火过程进行数值模拟，得到温度分布曲线，由此分析回火温度对温度不均匀性的影响，并通过温度分布曲线确定较佳的回火温度。
5. 对上述模型进行热处理实验。
6．对试验结果进行分析，整理试验数据并总结分析。
7. 完成论文的撰写。
2.有限元数值模拟技术在热处理中的应用
2.1 引言
近几十年来，随着先进技术及塑性计算力学的飞速发展，产品精度要求越来越高，而且控制参数越来越多，如变形量、变形速度、温度和道次间的间隙时间等。对该过程的研究，传统的工程法既要耗费大量的人力、物力，又不能进行准确的完整的解析；而以计算机为工具、以现代数值分析方法为手段的现代轧制理论研究工作在这种情况下得到了迅速的发展。各种大型的数值模拟软件应运而生，如Ansys、ABAQUS、Deform、MSC．Marc、MSC／NASTRAN、ASKA、ADINA、SUPERFOI；UvI、COSMOS、LS-DYNA3D等。采用计算机数值分析技术模拟轧制时，借助材料热物性参数和边界条件，一些轧制工艺试验可以在计算机上进行，其计算结果如轧件的几何形状、应力、应变、应变速率及温度分布等等可显示在图形终端上，结果若是表明某些工艺参数需要调整和修改，则这种调整和修改可以在计算机上进行，其结果不仅可验证己经制定的工艺的可行性，而且还可优化工艺参数。这样不仅节约大量的经费和时间，减少各种消耗，而且不会打扰正常生产秩序，不影响正常生产[9]。