[发明专利]针对大型超高强钢壳体精细化热处理工艺设计方法及系统

说明书

本发明公开了针对大型超高强钢壳体精细化热处理工艺设计方法及系统，该方法包括：S1：利用仿真软件对圆柱形旋转体的G50钢壳体进行有限元处理，得到G50钢壳体热处理有限元模型；并在有限元模型内设置其模型参数；S2：根据优选的参数区间设置G50钢壳体的热处理工艺参数及仿真参数，结合热处理工艺参数、仿真参数及模型参数，在不同工艺参数区间进行工艺过程仿真，得到多个不同工艺过程及其对应的零件整体变形量和微观组织分布；S3：以零件整体变形量和微观组织分布为依据，对得到的多个不同工艺过程进行比较，得到最优的热处理工艺过程。本发明为壳体热处理过程参数精确化控制、变形和微观组织预测提供了技术支撑。

技术领域

本发明涉及钢壳体热处理工艺技术领域，具体涉及针对大型超高强钢壳体精细化热处理工艺设计方法及系统。

背景技术

28CrMnSiNi4MoNb钢是我国自行研发的新型低合金超高强度钢，既有普通低合金超高强度钢(30CrMnNi2A、D6AC等)价格低的特点，又有含钴钢如9Ni-5Co钢的高强高韧特征，属无钴高强高韧钢，是侵彻类壳体主要材料。

作为承受高载荷冲击的侵彻类壳体，其热处理后的强韧性匹配的稳定性以及壳体整体力学性能的均匀性是保证其成功的关键。然而热处理过程本身属于特殊过程，要保证壳体的综合力学性能的稳定性和一致性需要对热处理过程壳体热处理各个因素实现精确化控制。但目前一方面受材料成份波动等众多因素的影响，使得壳体热处理后力学性能存在较大的波动。同时针对热处理过程的保温时间等参数大都基于经验估算法；热处理后壳体力学性能评估主要采用随炉试样，缺少有效的方法建立热处理工艺和壳体使用力学性能的之间的联系。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明目的在于提供针对大型超高强钢壳体精细化热处理工艺设计方法及系统，从而解决现有大型超高强度钢热处理后强韧性匹配不稳定，以及热处理过程参数以及热处理后性能评价基于经验估算法等问题。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种针对大型超高强钢壳体精细化热处理工艺设计方法，该方法包括以下步骤：

S1：利用仿真软件，根据壳体实际热处理工况，建立G50钢壳体热处理有限元模型；并在所述G50钢壳体热处理有限元模型内设置其模型参数，G50钢壳体热处理有限元模型的模型参数包括零件的材料参数、相变模型、边界条件等；

S2：设置G50钢壳体的热处理工艺参数及仿真参数(合理设置热处理工艺仿真过程步长等仿真软件参数，保证模拟计算过程收敛)，结合所述热处理工艺参数、仿真参数及模型参数，在不同工艺参数区间进行工艺过程仿真，得到多个不同工艺过程及其对应的零件整体变形量和微观组织分布；

S3：以零件整体变形量和微观组织分布为依据，对步骤S2得到的多个不同工艺过程进行比较，选择零件整体变形量最小，微观组织分布最优的工艺过程，得到最优的热处理工艺过程。

进一步地，G50钢壳体热处理有限元模型的模型参数包括零件的材料参数、相变模型、边界条件，其中：

所述零件的材料参数是在不同温度、不同物相下的各类参数，所述零件的材料参数包括热物理参数、机械参数；热物理参数包括比热、密度、热交换系数等，机械参数包括屈服强度、杨氏模量、应变强化值等；

所述相变模型包括珠光体—〉奥氏体，马氏体—〉奥氏体，贝氏体—〉奥氏体，奥氏体—〉贝氏体，奥氏体—〉珠光体，奥氏体—〉马氏体，奥氏体—〉铁素体等相变模型；

所述边界条件包括换热系数，所述换热系数为通过实测壳体或者缩比试样的加热和淬火过程的换热系数。

进一步地，所述边界条件包括换热系数，所述换热系数为通过实测壳体或者缩比试样的加热和淬火过程的换热系数；所述换热系数为一个重要的边界条件，其作为该模拟仿真的前提条件；其包括：