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理模 型 为基础 ， 立数 学模 型 ， 过 各种求 解 方法来 建 通 求解 各个 场 变量 的一种 科学 研究 方 法 ．从 淬火 等 热
处理 过 程 计 算 机 数 值 模 拟 的 研 究 情 况 和 相 关 文
献 Ｊ １ 可知 ： 钢轨 淬火 数 值模 拟 的核 心 是 研 究 淬 火 时
２１ 年 ｌ ０１ ２月
内 蒙 古 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｅ ｎ ｏｉ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｆＩ ｎ ｒＭｏ ｇ ｌ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｙ
Ｄｅ ｅ ｅ ２ ｃ ｍｂ ｒ，０１ １ Ｖ０ ．０． ． １３ Ｎｏ４
关键词 ： 淬火 ； 度场 ； 温 数值模拟
中 图分 类号 ：Ｇ ６． ２ Ｔ １２ ８ 文 献 标 识 码 ： Ａ
摘
要 ： 传热学基础上 ， 在 考虑 了材 料性 能参 数随温度变化 ， 以及相变 潜热对 淬冷的影 响 ， 用 Ａ Ａ Ｕ 运 Ｂ Ｑ Ｓ有 限元软
件， Ｕ５ 对 ７ Ｖ钢轨轨头喷水淬火过程温度场进行 了有 限元模拟 ， 并用 红外线热成像 仪进行 了现场 测试， 得到 了钢轨 温度随淬火时间的分布关 系、 进入相变的时间和温度 ．模 拟结果 与实测值 接近 ， 并为 精确计算淬 火过 程中 的热 应
ｐ ａ ｔ ｅ ｐ ｏ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｔ ａ ｅｅ ｅ ｃ ｓｆ ｒｔ ｅ ａ ｃ ｒ ｔ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｏ ｅ ｉ ｕ ｔ ｓ ｎ ｅ ｄｎ ｅ ｅ ｔ ｎ ｒ ｃ ｉ ， ｒ ｖｄ ｎ ｈ ｏ ｅｉｌ ｒｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｃ ｕ ａｅ ｃ ｕ ａｉ ｆｒ ｓ ａ ｓ ｅ ｓａ ｄ ｂ ｎ ｉ ｇ ｄ ｆ ｃｉ ． ｃ ｃ ｈ ｌ ｏ ｄｌ ｒ ｌ ｏ
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料淬 火过 程 的温度有 关 ． 牛顿 冷却 方程 描述 为 ：
一
分 析 中的应力 应 变 场取 决 于 温 度 场 ， 温 度 场不 受 但 应力 应 变场 的影 响 ．具 体 方 法 是 首 先 分 析 传 热 问
力、 残余应 力以及弯曲变 形规 律做 好了准备工作 ．
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｅｄ ｏ ｅ ｖ ａ ｌｄ ｒｎ ｕ ｎ ｈ ｎ ｉ ｌ ｔｏ ｎ ｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｆ ｌ ｆ ｈ ａ ｙ ｒ ｉ ｕ ｉ ｇ ｑ ｅ ｃ ｉ ｇ ｉ
Hale Waihona Puke 目前 ， 值模 拟被 广泛 用于 温度 场 、 数 热应 变 和热
应力 等 钢 的淬火过 程研 究 ．所谓 数值 模 拟就是 以物
１ 钢 轨 淬 火 冷 却 过 程数 学 模 型
钢轨在淬 火时 ， 热传递 的方式有对 流和辐射 ． ］ 对 于三维 形状 的钢 轨 ， 其热 传导方 程 ：
ＤＵＡ Ｊｎ ｌ ｎ ， Ｉ —ａ ， Ｎ ｉ—ｉ ｇ Ｌ Ｕ Ｙｕｙ ｎ ＣＨＥ ｉ ａ Ｎ Ｌｎ （ ａｅ ａ ａｄＭｅａｕｇ ｃｏｌＩｎ ｒ ｎｏ ａＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃ ｎｅａ ｄＴ ｃｎｌｇ ， ａｔ １０ ０ Ｃ ｉ ） Ｍ ｔｒｌ ｎ ｔｌｒ Ｓ ｈｏ， ｅ ｇｌ ｎｖｓ ｙ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈｏｏ Ｂ ｏｏ ０ ４ １ ，ｈｎ ｉ ｌ ｙ ｎ Ｍｏ ｉ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｙ ｕ ａ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｅ ｃ ｉ ｇ；ｅ ｑｕ ｎ ｈ ｎ ｔｍｐｅ ａｕ ｅ ｆｅｄ； ｉ ｕ ａｉｎ ｒｔ ｒ ｌ ｓｍ ｌｔｏ ｉ
Ａ ｓｒｃ： ａｅ ｎｔｅｈａ ｔ ｎｆ ｅｒ， ｋｎ ｔ ａｃｕｔ ａ ｏ ｓ ａｔ ｓｓｃ ｓｍａ ｒ ｎｔ ｎｐｒｍ ｔ ｈｎ ｇｗｔ ｅ ｂ ｔ ｔＢｓｄｏ ｅｔｒ ｓ ｒｈ ｏ ｔ ｉｇｉ ｏ ｃｏｎ ｖｒ ｕ ｃ ｒ ｕｈ ａ ａ ｈ ａ ｅ ｔ ｙ ａ ｎ ｉ ｆ ｏ ｔｉ ｆ ｃ ｏ ａａ ｅｅ ｅａ￣ｎ ｉ ｔ ｅａ ｕ ｉ ｌ ｒ ｈｈ
第３ ０卷 ４期
文 章 编 号 ：０５— ２ ５ ２ １ ）４— ３ ３—０ ２９ ２９（０１０ ０３ ５
重 轨 淬 火过 程 温 度 场 数 值 模拟 分析
段 金 良， 宇雁 ， 刘 陈 林
０４１ ） １０ ０ （ 内蒙 古 科 技 大 学 材 料 与冶 金 学 院 ， 蒙 古 包 头 内
Ａ Ａ Ｕ Ｅ ｏ ｗ ｒ ｎ ａｕｅ ｙｔｅｉ ｒ ｅ ｅｍａ ｉａｉｇ ｅｈｉｕ ． ｈ ｉ ｕａｏ ｓｌｉ ｃ ｓ ｅｍ ａｕｅ ａ ｅ ｎ Ｂ Ｑ ＳＦ Ｍ ｓｆ ａｅａｄｍｅｓｒｄｂ ｆ ｒｄｔ ｒ ｌ ｍ ｇｎ ｃｎｑｅ Ｔ ｅｓ ｌ ｉ ｒ ｕ ｏｅ ｏ ｈ ｅ ｒｄｖｌ ｔ ｈ ｎａ ｈ ｔ ｍ ｔ ｎ ｅ ｔｓ ｌ ｔ ｔ ｓ ｕｉ
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试件 与 淬火介 质 问 的换 热情 况 、 试件 中温 度场 、 应力
场 和组 织变化 问的藕合 关 系 ．
本 文采 用 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ顺 序耦 合 热应 力 分 析 ， 此类
式 中 ，， 和 Ａ分别 表示 材料 的密度 、 ＰＣ 比热 容 和传 导 系数 ．对 于淬 火过 程 来 说 ， 比热容 和 热传 导数 与 材