شبیه‌سازی عددی گرمایی- ساختاری فرایند کوئنچ فولادها

نویسندگان

دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، 841568311

چکیده

در این تحقیق، یک مدل گرمایی- ساختاری سه بعدی برای شبیه‌سازی عددی فرایند سرد کردن پیوسته فولادها توسعه داده شد. مدل توسعه یافته، برای شبیه‌سازی فرایند سرد شدن قطعات چرخ‌دنده از جنس فولاد ساده کربنی 1045 و فولاد کم‌آلیاژ 4140 مورد استفاده قرار گرفت. ضرایب انتقال گرما حین کوئنچ در دو محیط آب و روغن توسط روشهای تجربی و حل معکوس به صورت تابعی از دمای سطح ارزیابی شد. خواص ترموفیزیکی فولاد به صورت تابعی از دما و نوع فازها در نظر گرفته شد و اثر گرمای آزاد شده حین دگرگونیهای فازی در مدل اعمال شد. برای اعتبارسنجی و بررسی کارایی مدل، آزمایشهای تجربی شامل ثبت تاریخچه دمایی و متالوگرافی و سختی‌سنجی نمونه‌ها انجام شد. مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج آزمایشات تجربی، کارایی و دقت مدل را تأیید کرد. با استفاده از مدل حاضر، ریزساختار و سختی چرخ دنده‌های فولادی پس از فرایند سرد کردن پیوسته در شرایط مختلف پیش‌بینی شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Thermo-Microstructural Numerical Simulation of Quenching Process of Steels

نویسندگان [English]

  • M. Eshraghi Kakhki
  • A. Kermanpur
  • M. A. Golozar
Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, 8415683111, Iran
چکیده [English]

In this work, a 3D thermo-microstructural model was developed to simulate the continuous cooling of steel. The model was employed for simulation of cooling process of the gears made from a plain carbon steel (AISI 1045) and a low alloy steel (AISI 4140). Temperature-dependent heat transfer coefficients for two different quenching media were evaluated by experimental and computational methods. The effects of latent heat releases during phase transformations, temperature and phase fractions on the variation of thermo-physical properties were investigated. The present model was validated against cooling curve measurements, metallographic analysis, and hardness tests, and good agreement was found between the experimental and simulation results. This model was used to simulate the continuous cooling process and to predict the final distribution of microstructures and hardness in steel gears.

کلیدواژه‌ها [English]

  • steel
  • quenching
  • Numerical simulation
  • phase transformation

تحت نظارت وف ایرانی