●譯叢序
譯者序
前言
第1章鋼熱加工過程建模的數學基礎
1.1熱加工過程的偏微分方程及其求解
1.1.1導熱和擴散偏微分方程
1.1.2求解偏微分方程的方法
1.2有限差分法
1.2.1有限差分法原理簡介
1.2.2一維傳熱和擴散偏微分方程的有限差分求解
1.2.3小結
1.3法
1.3.1簡介
1.3.2伽遼金法二維瞬態溫度分析
1.3.3三維瞬態導熱分析
1.4相變量的計算
1.4.1相變與溫度的耦合作用
1.4.2擴散型相變
1.4.3馬氏體相變
1.4.4應力狀態對相變動力學的影響
1.5固體材料的本構方程
1.5.1彈性本構方程
1.5.2彈塑性本構方程
1.5.3黏塑性本構方程
1.6熱加工中的計算流體動力學基礎
1.6.1簡介
1.6.2流體微分控制方程
1.6.3控制方程的通用形式
1.6.4簡化後的熱加工過程特定流體力學方程
1.6.5控制方程的求解
參考文獻
第2章建模方法和基本原則
2.1數學建模
2.2控制方程
2.3邊界條件和初始條件
2.4控制方程的數值解
2.5法
2.6有限體積法
2.7蒙特卡羅法
2.8相場法
2.9結束語
第3章鋼的熱/溫加工模型
3.1微觀組織概述
3.2流動曲線建模——單道次
3.2.1熱加工行為
3.2.2熱加工本構模型
3.2.3動態再結晶的開始
3.2.4包含動態再結晶的高級本構模型
3.3靜態再結晶
3.3.1Tnr方法
3.3.2靜態再結晶建模
3.3.3應變誘發析出模型
3.3.4結合動態再結晶的優選本構模型
3.4晶粒長大
3.5相變和最終的力學性能
3.6溫加工
3.7多道次條件的應力應變和組織建模
3.8優選模擬和建模技術
3.8.胞自動機模擬
3.8.2MCP模擬
3.8.3相場模擬
3.8.4耦合模擬
3.8.5常見問題
參考文獻
第4章鑄造模擬
4.1引言
4.1.1冶金過程的數值模擬總則
4.1.2鑄造工藝模擬的原因及潛力
4.1.3解析模型和數值方法
4.2凝固機制
4.2.1均勻形核
4.2.2非均勻形核
4.2.3晶體長大
4.2.4枝晶長大
4.2.5鑄錠的組織和缺陷
4.2.6連鑄件的組織和缺陷
4.2.7充型與冒口
4.3工業鑄造鋼錠和鋼坯
4.3.1連鑄
4.3.2模鑄
4.4鑄造模擬的展望
4.4.1充型計算
4.4.2邊界條件
4.4.3無量綱分析
4.4.4應力分布預測
4.4.5組織模擬
參考文獻
第5章工業熱處理作業模擬
5.1引言
5.1.1熱處理作業數學模型的必要性
5.1.2工業過程模擬和優化：挑戰和方法
5.1.3本章結構
5.2工業案例研究：棒材連續退火的工藝模型
5.2.1連續退火作業的背景
5.2.2棒束退火的工藝模型
5.2.3工藝設計：棒束與棒的考慮
5.2.4基於模型調度提高生產率
5.3工業案例研究：冷軋鋼卷箱式爐退火的集成模型
5.3.1箱式爐退火的背景
5.3.2箱式爐退火控制的傳熱模型
5.3.3傳熱模型的：集成模型的必要性
5.3.4箱式退火集成模型：公式和優勢
5.4工業案例研究：滲碳作業的成本模型
5.4.1成本模型背景
5.4.2模型公式
5.4.3滲碳作業的很優化
5.5過程模型的在線運用
5.5.1過程模型作為軟傳感器
5.5.2以模型為基礎的過程控制解
5.5.3基於數據的過程模型
5.5.4顯微組織介觀模型
5.6總結
參考文獻
第6章淬火模擬
6.1引言
6.2淬火過程中的相變
6.3淬火模擬技術現狀
6.4傳熱建模
6.4.1簡介
6.4.2淬火過程中的傳熱控制方程
6.4.3傳熱問題的公式
6.5相變建模
6.5.1簡介
6.5.2臨界溫度的確定
6.5.3擴散型轉變動力學模型
6.5.4等溫轉變模型
6.5.5非等溫轉變模型
6.5.6馬氏體相變模型
6.5.7動力學參數的測定
6.5.8等溫轉變圖中等溫動力學參數的提取
6.5.9連續冷卻轉變圖中等溫動力學參數的提取
6.5.10應力和塑性對相變的影響
6.6力學相互作用建模
6.6.1簡介
6.6.2本構模型
6.6.3混合相整體力學性能預測
6.6.4相變引起的塑性記憶損失
6.6.5力學行為控制方程
6.6.6淬火的熱彈塑性公式
6.6.7熱彈塑性問題求解
6.6.8相變誘導塑性(TRIP)的模擬
6.7FEA軟件實現指南
6.7.1ABAQUS中的實現
6.7.2MSC.MARC中的實現
6.8總結與建議
術語
參考文獻
第7章感應硬化過程模擬
7.1引言
7.2感應熱處理概述
7.2.1感應熱處理的發展
7.2.2渦旋電流的產生
7.2.3感應加熱裝置
7.2.4工件的能量吸收
7.2.5感應繫統中的電磁效應
7.2.6溫度分布
7.2.7感應線圈參數變化
7.2.8感應加熱中的電動力
7.2.9淬火和冷卻
7.3熱處理線圈的建模
7.3.1感應線圈的要求
7.3.2圓柱形線圈
7.3.3其他“標準”熱處理線圈
7.3.4特殊熱處理線圈
7.4感應硬化繫統模擬
7.4.1感應繫統的物理過程
7.4.2電磁場
7.4.3材料的電磁性質
7.4.4感應硬化繫統中的熱力學過程
7.4.5淬火過程的換熱
7.4.6物理建模
7.5數值方法
7.5.1概述
7.5.2微分模型
7.5.3有限差分法
7.5.4法
7.5.5積分方法
7.5.6數值方法比較
7.6關於數值優化
7.6.1感應加熱的優化問題
7.6.2數值優化
7.6.3熱處理工藝設計
7.6.4車軸硬化優化設計
7.7結論
參考文獻
第8章激光表面硬化模擬
8.1激光材料加工進展
8.2激光光學和光束特性
8.2.1單透鏡聚焦
8.2.2焦距
8.2.3焦數
8.2.4焦點處的光束直徑
8.2.5焦深
8.2.6激光束表征
8.3激光吸收率
8.3.1溫度的影響
8.3.2吸收測量技術
8.4激光表面硬化
8.4.1激光加熱和冷卻
8.4.2激光硬化過程中的冶金學
8.4.3鋼的奧氏體化
8.4.4硬化深度的數學預測
8.4.5計算溫度循環的方法
8.4.6熱流模型
8.4.7材料激光硬化和熔化的熱分析
8.5激光表面硬化後的殘餘應力
8.5.1背景
8.5.2熱應力和相變應力的測定
8.5.3計算殘餘應力的簡單數學模型
8.5.4用數值模擬方法確定應力
8.5.5評估殘餘應力分布的簡單方法
8.5.6預測硬化軌跡和優化工藝
8.5.7模型應用
8.5.8經激光表面重熔處理的微觀組織分析
參考文獻
第9章表面硬化數值模擬
9.1引言
9.2滲碳表面硬化技術
9.3滲氮和碳氮共滲表面硬化技術
9.4表面硬化模擬的多場耦合
9.4.1模塊1）碳和氮同時擴散和析出
9.4.2模塊2）傳熱
9.4.3模塊3）相變
9.4.4模塊4）應力應變分布
9.5殘餘應力和工件性能的關繫
9.6文獻典型實例
9.6.1不同角度楔形板的滲碳工藝
9.6.2純鐵脈衝離子滲氮過程中氮化層的生長及氮在Fe2～3N、Fe4N和Fe中的分布
9.6.3鐵素體馬氏體雙相不鏽鋼高溫氣體滲氮過程中馬氏體層的生長動力學
9.6.4滲碳鋼中多相相變研究
參考文獻
第10章熱處理和化學熱處理計算機模擬的工業應用
10.1階梯軸的加熱CAE
10.1.1三維溫度場計算機模擬的實驗驗證
10.1.2優化加熱工藝的CAD技術
10.2復雜形狀零件淬火工藝CAE/CAPP
10.3曲軸滲氮畸變控制CAE
10.4氣體滲碳CAE/CAPP/CAM
10.4.1齒輪滲碳工藝CAE
10.4.2智能型密封箱式爐生產線CAM
10.5基於計算機模擬的動態可控滲氮技術
10.6熱處理設備的智能CAD
10.7大型鋼模塊淬火冷卻虛擬生產
10.7.1P20塑料模具鋼淬火工藝模擬與設計
10.7.2靜止水淬火
10.7.3小結
參考文獻
第11章鋼熱加工過程建模的展望
11.1熱加工過程建模與計算機模擬存在的問題
11.1.1工程技術方面的問題
11.1.2基礎理論方面的問題
11.2熱加工過程建模與計算機模擬的發展趨勢
11.2.1材料加工成形的建模與模擬的發展趨勢
11.2.2熱處理與表面改性的建模與模擬的發展趨勢
11.2.3高集成度的產品CAE技術
參考文獻

本書全面繫統地介紹了鋼熱加工工藝過程的數學建模和計算機模擬技術，主要內容包括：鋼的熱加工過程建模的數學基礎、 建模方法和基本原則、鋼的熱/溫加工模型、鑄造模擬、工業熱處理作業模擬、淬火模擬、感應硬化過程模擬、激光表面硬化模擬、表面硬化數值模擬、 熱處理和化學熱處理計算機模擬的工業應用、 鋼熱加工過程建模的展望。本書由世界各國熱加工領域具有豐富經驗的學者和專家共同撰寫。本書聚焦於熱加工工藝過程的模擬原理、實現方法和工程應用，包含了大量工業應用案例。

(土)傑米爾·哈坎·吉爾(Cemil Hakan Gur),潘健生 編著;顧劍鋒 譯 著

前言 鋼鐵熱加工技術範圍涉及鑄造、塑性成形、焊接和熱處理，通過它不僅要制造出具有要求形狀的工件，而且也要優化最終產品的微觀組織。因此，熱加工在工程零部件的質量控制、服役壽命和最終可靠性等方面發揮著關鍵作用，其技術水平當前也是代表了一個公司競爭力的基本要素。大量研究工作的推進使得對熱加工所制造工件的微觀組織和性能的預測精度不斷提高，這主要基於對溫度、濃度、電磁性能、應力、應變等物理量的偏微分方程的求解。在高性能計算機得到廣泛使用之前，偏微分方程解析解是描述這些參數的專享方法，組織與性能預測的工程應用受到極大，也使得熱加工工藝的發展依賴於經驗和傳統實踐。計算機預測存在內在的不準確性，其阻礙了材料性能的提高和制造成本的降低。 20世紀70年代以來，計算機技術的快速發展使得有效求解偏微分方程成為可能， 這些復雜計算涉及邊界條件和初始條件，以及非線性和多變量。數學模型和計算機模擬技術迅速發展。等