袁美玲，张立娟，刘 毅，董延春，宋秀凤

（哈尔滨大电机研究所，哈尔滨 150040）

引言

35CrMo中碳合金钢具有淬透性好，回火脆性不敏感且价格低廉等特点，在发电设备制造行业中的应用非常广泛，如水、火电中的传动轴，风电中大型叶轮锁紧装置以及核电中的杆类和多种规格的螺栓螺母等零件均采用此钢制造。但在无论何种电站，该材料的服役环境都非常恶劣，因此对其综合力学性能要求较高。热处理可以改变工件内部组织结构，获得预期的性能。自二十世纪七十年代以来，由于计算机技术的迅速发展，热处理过程的数值模拟也随之成为一个举世关注的研究领域[1-6]，同时也是优化热处理工艺、提高零件内在质量的主要依据。本文应用数值模拟技术对 35CrMo材料的淬火过程进行分析，预测该材料在不同淬火介质、不同尺寸下的应力、应变、组织、温度等场量的分布情况，从而指导实际生产，提高工件的综合性能。

1 淬火过程计算原理

淬火过程是温度场、组织场、应力场相互耦合的过程，耦合关系相当复杂，牵涉面也较广。试样在与淬火介质间不断换热的同时，试样内部也存在温差和热传导，使其组织、温度及应力分布不断发生变化。因此为了研究并模拟材料淬火过程，就要建立热传导的数学模型及导热过程的本构关系。热传导的数学模型主要有热传导控制方程和特定问题的定解条件等。热传导控制方程大都以能量守恒定律和傅立叶(Fourier)定律为基本依据而导出，定解条件也就是偏微分方程适合的某些特定条件[7]，将淬火时的热传导偏微分方程和相应的淬火时已知定解条件结合在一起就构成了淬火过程的定解问题[8]。……