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4 热轧钢板淬火过程的温度场模拟 13
4.1 引言 13
4.2 建立有限元模型 13
4.2.1热轧钢板小样的建模 13
4.2.2大型热轧钢板的建模 16
4.3 数值模拟方法的确定 18
4.3.1热轧钢板小样的模拟结果 18
4.3.2实验验证 19
4.4 热轧钢板的数值模拟结果及分析 20
4.4.1不同终淬温度的温度场分布情况 20
4.4.2不同冷速的热轧钢板温度场分布情况 23
4.4.3不同终淬温度和不同冷速条件下温度场结果的比较与分析 26
4.5 显微组织的观察和硬度的测试 30
4.5.1不同终淬温度 30
4.5.2不同冷却速度 32
5 结论 36
致 谢 37
参考文献 38
1 绪论
1.1 热轧钢板—低碳微合金高强度钢的简介
过去半个世纪以来，微合金化技术的开发和冶金技术的进步使低合金高强度钢无论在产量和性能、品种和质量上都有了长足的进步，这是经济发展和技术进步的共同需要。
1.1.1低碳微合金板材的发展与现状
1.1.2低碳微合金板材的组织特点
从低合金高强度高塑性钢发展趋势看，作为结构件材质要求强度逐渐提高，成型性要好(主要是焊接、冷加工等性能)。因此，钢中碳的含量要降低；根据资源、能源生产成本要求，合金元素应是少量多元。要通过合金化，微合金化与先进技术、先进工艺相结合来生产制造达到满足性能要求的目的。该类钢的成分和组织特点：碳的含量<0．2％或更低，合金元素种类2到4或加入少量稀土元素，总量控制在小于5％；显微组织有：铁素体(F)+珠光体(P)型，铁素体(F)+马氏体(M)型，空冷贝氏体(B)型，板条马氏体(M)型，以及铁素体+贝氏体+马氏体+残余奥氏体(A)和贝氏体+马氏体+残余奥氏体型[1]。
1.2 热轧钢板的淬火
1.2.1淬火原理
钢的淬火是热处理中应用最广泛的工艺之一，淬火就是把钢材加热到临界温度以上，让温度保持一定时间使之奥氏体化后，再快速冷却，加以大于临界冷却速度急剧冷却，从而获得马氏体组织的处理方法。
淬火是热处理中比较复杂的、难度较大的工艺，也是赋予钢材最终性能的关键工作对于钢材最后处理的各项工作，多数是先淬火成马氏体，再在适当温度回火后得到所需要的性能。
在热处理工序中，工件冷却时所采用的冷却介质、冷却方式对热处理后的工件质量起着重要的作用。有不少热处理存在着缺陷，比如变形、开裂、硬度不够等往往是因为冷却介质和冷却方式选择不当所造成的。多年来，我国在这方面的研究和应用作了大量工作，取得了一定的成绩，基本上满足了热处理生产的需要，但与国外的先进水平相比差距非常之大，淬火冷却的生产实践还远远落后于冷却转变理论[2]。
1.2.2淬火工艺
将亚共析钢加热到 以上，共析钢与过共析钢加热到 ，以上(低于 )的温度，保温后以大于临界冷却速度 的速度快速冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺叫淬火。马氏体强化是钢的主要强化手段，因此淬火的目的就是为了获得马氏体，提高钢的机械性能。淬火是钢的最重要的热处理工艺，也是热处理中应用最多的工艺之一。
(1) 淬火温度的确定
淬火温度即钢的奥氏体化温度，是淬火的主要工艺参数之一。选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体组织。淬火加热温度根据钢的成分、组织和不同的性能要求来确定( 一734℃、 一862℃、 —781℃、 —632℃)，亚共析钢是 +(30～50℃)，共析钢和过共析钢是 十(30～50℃)。亚共析钢的淬火温度一般在 以上30℃～50℃，淬火后获得均匀细小的马氏体组织。如果温度过高，会因为奥氏体晶粒粗大而得到粗大的马氏体组织，使钢的机械性能恶化，特别是使塑性和韧性降低；如果淬火温度低于 ，淬火组织中会保留未溶铁素体，使钢的强度硬度下降。
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