裴畅贵，白培康，原梅妮，郭张霞

（中北大学，山西 太原030051）

0 引 言

凸轮轴是柴油发动机的主要部件，对其材料的强度，韧性及耐磨性都有很高要求［1－3］．而16MnCr5钢为合金结构钢，是从德国引进的钢种，它有较好的切削性和淬透性，经渗碳淬火后使用［4－5］．目前16MnCr5 钢 是 主 要 用 于 制 造 凸 轮轴的材料之一．

材料热处理过程主要由加热和冷却两部分组成［6］，要准确评价淬火件的组织转变情况，必须首先确定淬火冷却过程中钢件内部的温度随时间的变化情况［7］．因此淬火过程温度场的确定是优化热处理工艺，提高零件质量的主要依据．

试件在淬火时温度变化剧烈，时常伴有相变发生，会引起弹塑性变形，因此淬火过程是一种材料高度非线性问题，属于热弹塑性问题［8］．淬火过程还涉及到复杂的物理、化学过程，致使材料内部的温度场和组织场不断变化［9］，由于热处理过程涉及高温，温度及组织状态很难在热处理过程中进行在线测量［10－11］，因此传统的方法不能准确地分析和预测材料淬火过程的温度场和组织场，所以各国纷纷重视用数值模拟的方法对淬火过程进行模拟［12－15］．但是目前国内外学者对凸轮轴用钢16MnCr5 淬火过程的数值模拟还未见报道，基于以上情况，本文基于ANSYS软件，建立了16MnCr5钢试件的三维有限元模型，对一次淬火冷却过程中的温度场和组织场进行了数值模拟，研究了其温度场及组织场在淬火过程中的变化情况．

图1 16MnCr5钢的比热容随温度的变化Fig．1 The variation of specific heat capacity of 16MnCr5steel with temperature

1 温度场的……

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