Modelowanie hartowania stali narzędziowych. Zjawiska cieplne, przemiany fazowe, zjawiska mechaniczne - Adam Bokota

SPIS TREŚCI :

WSTĘP

1. OGÓLNE INFORMACJE O HARTOWANIU STALI

1.1. Wprowadzenie
1.2. Pojęcia i definicje stosowane w obróbce cieplnej hartowania stali
1.2.1. Wykresy CTP
1.2.2. Rodzaje struktur hartowania
1.2.2.1. Struktura austenityczna
1.2.2.2. Struktury ferrytyczno-perlityczne
1.2.2.3. Struktura bainityczna
1.2.2.4. Struktura martenzytyczna
1.3. Stale narzędziowe
1.3.1. Ogólna charakterystyka stali narzędziowych
1.3.2. Obróbka cieplna stali narzędziowych niestopowych

2. ZJAWISKA CIEPLNE PROCESU HARTOWANIA

2.1. Równania zjawisk cieplnych hartowania
2.1.1. Warunki początkowe i brzegowe
2.1.2. Modelowanie źródeł ciepła przemian fazowych
2.1.2.1. Model z objętościowym źródłem wewnętrznym
2.1.2.2. Model z zastępczą pojemnością cieplną
2.1.3. Propozycje funkcji źródeł ciepła przemian fazowych
2.2. Chłodziwa hartownicze oraz ich współczynniki przejmowania ciepła
2.2.1. Woda jako chłodziwo hartownicze
2.2.2. Kąpiele solankowe
2.2.3. Oleje hartownicze
2.2.4. Złoże fluidalne
2.3. Aproksymacja współczynników przejmowania ciepła wody i oleju hartowniczego

3. MODELOWANIE NUMERYCZNE ZJAWISK CIEPLNYCH HARTOWANIA

3.1. Rozwiązanie zagadnienia przewodzenia ciepła metodą elementów skończonych
3.1.1. Słaba forma równania przewodzenia ciepła
3.1.2. Układ równań MES zagadnienia przewodzenia ciepła
3.1.3. Schematy całkowania po czasie
3.1.4. Krok czasowy zapewniający stabilność algorytmu
3.2. Ciepło przemian fazowych w algorytmie numerycznym

4. PRZEMIANY FAZOWE W STALACH WĘGLOWYCH

4.1. Układ żelazo-węgiel
4.2. Przemiany fazowe w stalach węglowych
4.2.1. Przemiany fazowe w procesie nagrzewania
4.2.2. Przemiany fazowe w procesie chłodzenia
4.2.3. Wpływ wybranych czynników na rodzaj i kinetykę przemian
4.3. Wykresy CTP, „czas-temperatura-przemiana”
4.4. Modelowanie przemian fazowych w stanie stałym z wykorzystaniem wykresów nagrzewania i chłodzenia izotermicznego (CTPi)
4.4.1. Przemiana w procesie nagrzewania
4.4.2. Przemiany w procesie chłodzenia
4.4.3. Korekta czasu trwania przemiany dyfuzyjnej
4.5. Modelowanie przemian fazowych w stanie stałym z wykorzystaniem wykresów nagrzewania i chłodzenia ciągłego (CTPA i CTPc)
4.5.1. Przemiana w procesie nagrzewania
4.5.2. Przemiany w procesie chłodzenia
4.6. Izotropowe odkształcenia termiczne i strukturalne

5. WERYFIKACJA MODELI PRZEMIAN FAZOWYCH

5.1. Opis eksperymentu
5.2. Wyniki eksperymentu
5.2.1.  Analiza uzyskanych wyników
5.3. Wyniki testowych symulacji przemian nagrzewania i chłodzenia stali
5.4. Współczynniki rozszerzalności termicznej i odkształcenia strukturalne

6. ZJAWISKA MECHANICZNE TOWARZYSZĄCE HARTOWANIU

6.1. Równania równowagi, warunki początkowe i brzegowe
6.2. Modelowanie odkształceń plastycznych
6.2.1. Wzmocnienie izotropowe
6.2.2. Wzmocnienie anizotropowe (kinematyczne)
6.2.3. Wzmocnienie mieszane
6.3. Moduły wzmocnienia i/lub osłabienia materiału
6.3.1. Moduł wzmocnienia
6.3.2. Moduł osłabienia termicznego
6.3.3. Moduł osłabienia/wzmocnienia strukturalnego
6.4. Modelowanie naprężeń w materiale sprężysto-lepkoplastycznym
6.4.1. Modele materiału sprężysto-lepkoplastycznego
6.4.2. Uplastycznianie się materiału sprężysto-lepkoplastycznego
6.4.3. Warunki odciążenia i obciążenia
6.4.4. Prawo płynięcia lepkoplastycznego, model Perzyny
6.5. Modelowanie odkształceń transformacyjnych

7. MODELOWANIE NUMERYCZNE ZJAWISK MECHANICZNYCH HARTOWANIA

7.1. Rozwiązanie zagadnienia termosprężystoplastyczności metodą elementów skończonych
7.1.1. Słaba forma równań równowagi
7.1.2. Układ równań MES zagadnienia termosprężystoplastyczności
7.1.3. Wynikowe przemieszczenia, odkształcenia i naprężenia
7.1.4. Poszukiwanie powierzchni płynięcia plastycznego
7.2. Zmodyfikowany płaski stan odkształcenia (ZPSO)
7.2.1. Iteracje zapewniające równowagę mechaniczną
7.3. Schematy blokowe algorytmów zjawisk mechanicznych procesu hartowania

8. PRZYKŁADY SYMULACJI HARTOWANIA

8.1. Hartowanie po pełnej austenityzacji
8.1.1. Wnioski
8.2. Hartowanie z niepełną austenityzacją
8.2.1. Wnioski
8.3. Hartowanie warstwy wierzchniej powierzchniowym ruchomym źródłem ciepła
8.4. Hartowanie warstwy wierzchniej przypowierzchniowym (objętościowym) ruchomym źródłem ciepła
8.4.1. Wnioski
8.5. Hartowanie warstwy wierzchniej powierzchniowym nieruchomym źródłem ciepła
8.5.1. Wnioski

PODSUMOWANIE

LITERATURA
SPIS RYSUNKÓW
SPIS TABEL
STRESZCZENIE
ABSTRACT