金属加工模块

comsol多物理学®版本5.5引入了新的金属加工模块。该附加模块使您可以在钢铁和铸铁等材料中建模冶金相变。

金属加工模块概述

金属加工模块带来了两个新的物理界面,金属相变奥氏体分解用于分析冶金相变。这两个接口都为模型扩散和位移相变提供了功能。与所有comsol多物理学一样®附加模块,金属加工模块是在考虑多物理学的情况下开发的。

当与传热模块结合使用时,该模块提供了更复杂的传热功能,并能够计算有效的热材料特性以及相变的潜热和热辐射的效果。同样,通过将其与结构力学模块及其附加模块相结合,您可以计算残余应力,相变菌株和变形。金属加工模块还可以计算有效的机械材料特性和现象,例如转化诱导的可塑性(TRIP),并且可以包括热菌株。

金属相变界面

金属相变界面用于研究诸如钢,加热或冷却过程中的材料中发生的冶金相变,通过计算在热处理过程中诸如变速箱齿轮,轴和轴等组件中不断发展的相组合物。这冶金期功能用于定义初始相位分数和材料属性,以及相变特征用于定义源相,目标阶段和相变模型。添加接口时,两个冶金期节点和一个相变节点会自动生成,因为这是设置此类模型的最小要求。然后,您可以在模型中定义任意数量的其他阶段和相变。

提供了三种类型的相变模型:

  • Leblond – Devaux模型
  • Johnson – Mehl – Avrami – Kolmogorov(JMAK)模型
  • Koistinen -Marburger模型

前两个模型适用于扩散对照相变的相变,例如奥氏体分解为铁氧体时。最后一个模型适合对位移(无扩散)马氏体相变模型进行建模。除这些模型外,您还可以定义自己的相变模型。

奥斯丁岩向铁岩和珠光体的转化是使用几种相变模型之一在COMSOL多物理中建模的。 金属相变界面在此举例说明了杆中的相变。这设置窗口显示了将奥氏体分解为铁氧体和珠光体组合的Leblond – Devaux模型,该模型在棒的一部分中显示。在30分钟的标记处也显示了杆半径上的所有相位级分。

奥氏体分解界面

奥氏体分解接口基于金属相变接口,但专门用于模拟钢的淬火。因此,冶金期相变添加接口时,自动生成了奥斯丁分解过程中最常见的相变过程的模型构建器树节点。使用奥氏体分解界面,您可以计算相位组合物在组件中的某些位置如何随着时间的流逝而演变,并在淬火后计算残余应力状态。

淬灭的残余​​应力显示在钢刺齿轮中。 奥氏体分解接口及其设置窗户。残留应力以刺齿轮显示。

相变模型的校准

给定相变需要实验校准。使用金属相变奥氏体分解接口,您可以计算常见的相变图,以促进针对实验数据的校准。计算的连续冷却转换(CCT)图在转换图计算模型。

计算出的CCT图显示了金属随时间的温度。 计算的连续冷却转换(CCT)图的示例。

多物理功能

金属加工模块提供两个多物理耦合节点,以促进耦合到固体中的传热固体力学接口。这相变潜热多物理耦合用于包括在冶金相变中释放或吸收的热量。这相变性多物理耦合用于包括跳闸,单个冶金相的可塑性和热菌株。多物理耦合可以与金属相变奥氏体分解接口。此外,金属加工模块可以与AC/DC模块一起使用以建模诱导硬化,并且可以将化油器等过程建模为一般扩散问题。

示例教程模型

金属加工模块包括四个完整的文献教程模型,以演示可用的功能和功能。

转换图计算
计算的CCT图。 该模型显示了如何计算转换图。结果显示了计算的CCT图。

应用程序库标题:
transformation_diagram_computation

从应用程序库下载

圆条中的相变
一个模型,显示了1800秒的马氏体分数。 该模型显示了如何模拟从奥氏体化状态冷却的圆条中的相变。结果显示了马氏体的相位分数。

应用程序库标题:
sthep_transformations_in_a_round_bar

从应用程序库下载

钢坯的淬火
一个表明冶金相成分如何演变600秒的图。 该模型显示了如何模拟钢坯料的油淬灭。结果表明,随着时间的流逝,各种冶金相的相组成。

应用程序库标题:
quenching_of_a_steel_billet

从应用程序库下载

钢齿轮的化石和淬火
钢制齿轮模型可视化化石和淬火带来的残余应力。 该模型显示了如何模拟钢齿轮的化石和淬火。结果表明齿轮中的残余应力。

应用程序库标题:
Carburization_AND_QUENCHING_OF_A_STEEL_GEAR

从应用程序库下载