Deform_热处理
Deform-3d热处理模拟操作全解
Deform-3d热处理模拟操作热处理工艺在机械制造中占有十分重要的地位。
随着机械制造现代化和热处理质量管理现代化的发展，对热处理工艺提出了更高的要求。
热处理工艺过程由于受到加热方式、冷却方式、加热温度、冷却温度、加热时间、冷却时间等影响，金属内部的组织也会发生不同的变化，因此是个十分复杂的过程，同时工艺参数的差异，也会造成热处理加工对象硬度过高过低、硬度不均匀等现象。
Deform-3d 软件提供一种热处理模拟模块，可以帮助热处理工艺员，通过有限元数值模拟来获得正确的热处理参数，从而来指导热处理生产实际。
减少批量报废的质量事故发生。
热处理模拟，涉及到热应力变形、热扩散和相变等方面，因此计算很复杂，软件采用牛顿迭代法，即牛顿-拉夫逊法进行求解。
它是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。
多数方程不存在求根公式，因此求精确根非常困难，甚至不可能，从而寻找方程的近似根就显得特别重要。
方法使用函数f(x)的泰勒级数的前面几项来寻找方程f(x) = 0的根。
牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根等。
但由于目前Deform-3d软件的材料库只带有45钢、15NiCr13和GCr15等三种材料模型，而且受到相变模型的局限，因此只能做淬火和渗碳淬火分析，更多分析需要进行二次开发。
本例以45钢热处理淬火工艺的模拟过程为例，通过应用Deform-3d 热处理模块，让读者基本了解热处理工艺过程有限元模拟的基本方法与步骤。
1 、问题设置点击“文档”（File）或“新问题”（New problem），创建新问题。
在弹出的图框中，选择“热处理导向”(heat treatment wizard)，见图1。
图1 设置新问题2、初始化设置完成问题设置后，进入前处理设置界面。
首先修改公英制，将默认的英制（English）修改成公制（SI），同时选中“形变”（Deformation）、“扩散”(Diffusion)和“相变”(Phase transformation)，见图2。
DEFORM在金属热处理工艺设计中的应用
硬件 平 台 －ＨＰＤ ３ ３０
系
统：Ｗｉｄ ｗｓ Ｐ Ｃ ＳＳ ２ ｎｏ Ｈ Ｐ Ｘ
图 １ 热处理 工艺示意图
模拟结果
一
低碳钢锥齿轮渗碳后油冷 而后再进行调 质处理。
图２ 的云 图清 晰地 表明了经过调 质处理后的锥齿轮 的马 氏 体含量由原来的 ８ ％下降到现在 的２ ％左右 ，其综合机 ０ ５ 械性能和疲劳强度都得到相应 的提升 ， 这和 已有的 实际经
的 １ ０ ｓ。 ３ ｋｉ
３ 樊东黎 论我 国热处理 生产的技 术改追 ． 金属 热处
理 ． Ｉ ９ ，７ ８ （）：２ ９ ８～２ ９
４ Ｋｏｈ ｙ ｓ ｉ ． ｈＳ Ｉ Ａｌ ｎ ｒ ａ ａｈ Ｏ ． ｔ Ｍ ｅ ａ Ｆ ｒ ｉ ｇａ ｈ Ｓ ａ ｔｌ ｏ ｍ ｎ ｎｄｔ ｅ Ｆｉｉ ｌｍ ｅｌ ｅｈｏ Ｎ ｅ Ｙｏ ｋ Ｏ ｘ ｏ ｄ Ｕｎ ｖ ｒ ｔ ｒｓ， ｎｔ Ｅｅ ｌ Ｍ ｔ ｄ ｅ ｆ ｗ ｒ ： ｆ ｒ ｉ ｅｓ ｙ Ｐ ｅｓ ｉ
（ 提高工模具 设计效率 ，降低生产和材料成本 ２）
ｆ 缩短新产 品的研 究开发周期。 Ｊ ３
温度、保温时间、冷却速度 ３个主要 因素 的有机 配合，使 其发生金属相的转变 ， 形成 各种 各样的组织结构 ． 而获得 所需要的使用性能的一种热加工工艺 。 为保证机械产 品的质量和使 用寿命 ， 通常都要将重要 的机械 零件进 行热 处理 ，例 如机床 制造业 中有 ６ ０％ ～ ７ ％ 的零件 耍进行 热处理 ，汽车 和拖拉 机制造业 中有 ０ ７ ％ ～８ ％ 的零件 要进行 热处理 ，工模具制 造业中则 ０ ０ １ ０ 要进行热处理。而旦 ，只 要选 择的金属材料合适 ， ０％ 热处理工艺得 当， 就能使机械零件 的使用寿命成倍 、 甚至 十几倍地提高 ， 收到事半功倍 的效果。因此 ， 热处理是机 械零件和工模具 制造过程 中的关键 工序 ， 电是机械工业 的
Deform-3d热处理模拟操作全解
Deform-3d热处理模拟操作热处理工艺在机械制造中占有十分重要的地位。
随着机械制造现代化和热处理质量管理现代化的发展，对热处理工艺提出了更高的要求。
热处理工艺过程由于受到加热方式、冷却方式、加热温度、冷却温度、加热时间、冷却时间等影响，金属内部的组织也会发生不同的变化，因此是个十分复杂的过程，同时工艺参数的差异，也会造成热处理加工对象硬度过高过低、硬度不均匀等现象.Deform—3d软件提供一种热处理模拟模块，可以帮助热处理工艺员，通过有限元数值模拟来获得正确的热处理参数，从而来指导热处理生产实际.减少批量报废的质量事故发生.热处理模拟，涉及到热应力变形、热扩散和相变等方面，因此计算很复杂，软件采用牛顿迭代法，即牛顿-拉夫逊法进行求解.它是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法.多数方程不存在求根公式，因此求精确根非常困难，甚至不可能，从而寻找方程的近似根就显得特别重要。
方法使用函数f（x）的泰勒级数的前面几项来寻找方程f（x） = 0的根.牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x） = 0的单根附近具有平方收敛,而且该法还可以用来求方程的重根、复根等.但由于目前Deform-3d软件的材料库只带有45钢、15NiCr13和GCr15等三种材料模型，而且受到相变模型的局限，因此只能做淬火和渗碳淬火分析，更多分析需要进行二次开发.本例以45钢热处理淬火工艺的模拟过程为例，通过应用Deform-3d 热处理模块，让读者基本了解热处理工艺过程有限元模拟的基本方法与步骤.1 、问题设置点击“文档”(File）或“新问题”（New problem），创建新问题。
在弹出的图框中,选择“热处理导向”（heat treatment wizard)，见图1。
图1 设置新问题2、初始化设置完成问题设置后,进入前处理设置界面。
首先修改公英制，将默认的英制（English）修改成公制（SI)，同时选中“形变”（Deformation)、“扩散”（Diffusion）和“相变”(Phase transformation），见图2。
deform-3d热处理
热处理模块实验1.生成一个新问题2.初始设置3.导入几何模型4.网格划分5.定义材料6.工件设置7. 介质定义8. 定义时间立程9. 仿真设置10. 进行仿真11. 后处理问题摘要：在处理复杂的热传递问题时，热处理模块是一个非常方便的工具。
这个实验将展示的是这个模块如何对一个刚构建进行渗碳，淬火，回火处理。
这个实验同时能够帮助用户理解deform-ht’s在计算相变方面的能力。
1.生成新的问题开始一个名为“GearHT”的新的热处理问题。
你也可以单击“New problem”按钮，选择“Heat treatment”。
或者，你也可以右击导航树来创建一个空的目录，在主界面的右侧单击“HT”。
2.初始设置在“初始设置”对话框里，设置单位为国际单位。
勾选“变形”，“扩散”和“相变”。
点击下一步。
3.导入模型在“模型”页面里，选择“导入几何，key，或DB文件”，单击下一步。
进入目录，载入模型文件。
4.划分网格在“划分网格”页面里，选择8000个非结构的网格划分。
用结构面层的第一层，将“Thinkness mode”设置成“ratio to object overall dimension”，层厚设置成0.005。
（结构面网格划分可以帮助我们利用更少的计算时间来获得更好的关于热学和散射的结果。
）单击下一步。
5.定义材料在“材料”页面里，选择“Import form .DB and .KEY”点击下一步。
从目录里导入材料“Demo_Temper_Steel.KEY”。
你可以单击“Advance”按钮来观察，编辑材料和转换数据。
注意这是一种由八种成分（相）组成的混合材料，包括奥氏体（A），珠光体+贝氏体（PB），马氏体（B），铁素体（F），低碳马氏体（LM），回火贝氏体（TB），回火铁素体+渗碳体（TFC）。
相间的转换历程包括A_>F,A_>TB,A_>M,PB_>A,M_>LM,M_>A,LM_>TFC和TFC_>A。
Deform入门教程[1]
![Deform入门教程[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b8d09e1a6bd97f192279e9de.png)
Deform入门教程DEFORM系列软件介绍1. DEFORM-2D（二维）适用于各种常见的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微机平台。
可以分析平面应变和轴对称等二维模型。
它包含了最新的有限元分析技术，既适用于生产设计，又方便科学研究。
2. DEFORM-3D（三维）适用于各种常见的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微机平台。
可以分析复杂的三维材料流动模型。
用它来分析那些不能简化为二维模型的问题尤为理想。
3. DEFORM-PC（微机版）适用于运行Windows 95，98和NT的微机平台。
可以分析平面应变问题和轴对称问题。
适用于有限元技术刚起步的中小企业。
4. DEFORM-PC Pro（Pro版）适用于运行Windows 95，98和NT的微机平台。
比DEFORM-PC功能强大，它包含了DEFORM-2D 的绝大部分功能。
5. DEFORM-HT（热处理）附加在DEFORM-2D和DEFORM-3D之上。
除了成形分析之外，DEFORM-HT还能分析热处理过程，包括：硬度、晶相组织分布、扭曲、残余应力、含碳量等。
DEFORM功能1. 成形分析冷、温、热锻的成形和热传导耦合分析（DEFORM所有产品）。
丰富的材料数据库，包括各种钢、铝合金、钛合金和超合金（DEFORM所有产品）。
用户自定义材料数据库允许用户自行输入材料数据库中没有的材料（DEFORM所有产品）。
提供材料流动、模具充填、成形载荷、模具应力、纤维流向、缺陷形成和韧性破裂等信息（DEFORM所有产品）。
刚性、弹性和热粘塑性材料模型，特别适用于大变形成形分析（DEFORM所有产品）。
弹塑性材料模型适用于分析残余应力和回弹问题（DEFORM-Pro, 2D, 3D）。
烧结体材料模型适用于分析粉末冶金成形（DEFORM-Pro, 2D, 3D）。
完整的成形设备模型可以分析液压成形、锤上成形、螺旋压力成形和机械压力成形（DEFORM 所有产品）。
Deform-3d热处理模拟操作全解
Deform-3d热处理模拟操作热处理工艺在机械制造中占有十分重要的地位。
随着机械制造现代化和热处理质量管理现代化的发展，对热处理工艺提出了更高的要求。
热处理工艺过程由于受到加热方式、冷却方式、加热温度、冷却温度、加热时间、冷却时间等影响，金属内部的组织也会发生不同的变化，因此是个十分复杂的过程，同时工艺参数的差异，也会造成热处理加工对象硬度过高过低、硬度不均匀等现象。
Deform-3d软件提供一种热处理模拟模块，可以帮助热处理工艺员，通过有限元数值模拟来获得正确的热处理参数，从而来指导热处理生产实际。
减少批量报废的质量事故发生。
热处理模拟，涉及到热应力变形、热扩散和相变等方面，因此计算很复杂，软件采用牛顿迭代法，即牛顿-拉夫逊法进行求解。
它是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。
多数方程不存在求根公式，因此求精确根非常困难，甚至不可能，从而寻找方程的近似根就显得特别重要。
方法使用函数f(x)的泰勒级数的前面几项来寻找方程f(x) = 0的根。
牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根等。
但由于目前Deform-3d软件的材料库只带有45钢、15NiCr13和GCr15等三种材料模型，而且受到相变模型的局限，因此只能做淬火和渗碳淬火分析，更多分析需要进行二次开发。
本例以45钢热处理淬火工艺的模拟过程为例，通过应用Deform-3d 热处理模块，让读者基本了解热处理工艺过程有限元模拟的基本方法与步骤。
1 、问题设置点击“文档”（File）或“新问题”（New problem），创建新问题。
在弹出的图框中，选择“热处理导向”(heat treatment wizard)，见图1。
sgniht图1 设置新问题2、初始化设置完成问题设置后，进入前处理设置界面。
首先修改公英制，将默认的英制t h i ng si nt he i rb ei n ga re go od fo rs （English ）修改成公制（SI ），同时选中“形变”（Deformation ）、“扩散”(Diffusion)和“相变”(Phase transformation)，见图2。
DEFORM功能
1. 成形分析冷、温、热锻的成形和热传导耦合分析（DEFORM所有产品）。
丰富的材料数据库，包括各种钢、铝合金、钛合金和超合金（DEFORM所有产品）。
用户自定义材料数据库允许用户自行输入材料数据库中没有的材料（DEFORM所有产品）。
提供材料流动、模具充填、成形载荷、模具应力、纤维流向、缺陷形成和韧性破裂等信息（DEFORM所有产品）。
刚性、弹性和热粘塑性材料模型，特别适用于大变形成形分析（DEFORM 所有产品）。
弹塑性材料模型适用于分析残余应力和回弹问题（DEFORM-Pro, 2D, 3D）。
烧结体材料模型适用于分析粉末冶金成形（DEFORM-Pro, 2D, 3D）。
完整的成形设备模型可以分析液压成形、锤上成形、螺旋压力成形和机械压力成形（DEFORM所有产品）。
用户自定义子函数允许用户定义自己的材料模型、压力模型、破裂准则和其他函数（DEFORM-2D，3D）。
网格划线（DEFORM-2D，PC，Pro）和质点跟踪（DEFORM所有产品）可以分析材料内部的流动信息及各种场量分布温度、应变、应力、损伤及其他场变量等值线的绘制使后处理简单明了（DEFORM所有产品）。
自我接触条件及完美的网格再划分使得在成形过程中即便形成了缺陷，模拟也可以进行到底（DEFORM-2D，Pro）多变形体模型允许分析多个成形工件或耦合分析模具应力（DEFORM-2D，Pro，3D）。
基于损伤因子的裂纹萌生及扩展模型可以分析剪切、冲裁和机加工过程（DEFORM-2D）。
2. 热处理模拟正火、退火、淬火、回火、渗碳等工艺过程预测硬度、晶粒组织成分、扭曲和含碳量。
专门的材料模型用于蠕变、相变、硬度和扩散。
可以输入顶端淬火数据来预测最终产品的硬度分布。
可以分析各种材料晶相，每种晶相都有自己的弹性、塑性、热和硬度属性。
混合材料的特性取决于热处理模拟中每步各种金属相的百分比。
DEFORM用来分析变形、传热、热处理、相变和扩散之间复杂的相互作用。
DEFORM功能介绍
ＤＥＦＯＲＭ系列产品 １．ＤＥＦＯＲＭ－２Ｄ（二维） 适用于各种常见的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微机平台。
可以分析平面应变和轴对称等二维模型。
它包含了最新的有限元分析技术，既适用于生产设计，又方便科学研究。
２．ＤＥＦＯＲＭ－３Ｄ（三维） 适用于各种常见的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微机平台。
可以分析复杂的三维材料流动模型。
用它来分析那些不能简化为二维模型的问题尤为理想。
３．ＤＥＦＯＲＭ－ＰＣ（微机版） 适用于运行Windows 95，98和NT的微机平台。
可以分析平面应变问题和轴对称问题。
适用于有限元技术刚起步的中小企业。
４．ＤＥＦＯＲＭ－ＰＣ Ｐｒｏ（Ｐｒｏ版） 适用于运行Windows 95，98和NT的微机平台。
比DEFORM-PC功能强大，它包含了DEFORM-2D的绝大部分功能。
５．ＤＥＦＯＲＭ－ＨＴ（热处理） 附加在DEFORM-2D和DEFORM-3D之上。
除了成形分析之外，DEFORM-HT还能分析热处理过程，包括：硬度、晶相组织分布、扭曲、残余应力、含碳量等。
ＤＥＦＯＲＭ功能 １．成形分析 l冷、温、热锻的成形和热传导耦合分析（DEFORM所有产品）。
l丰富的材料数据库，包括各种钢、铝合金、钛合金和超合金（DEFORM所有产品）。
l用户自定义材料数据库允许用户自行输入材料数据库中没有的材料（DEFORM所有产品）。
l提供材料流动、模具充填、成形载荷、模具应力、纤维流向、缺陷形成和韧性破裂等信息（DEFORM所有产品）。
l刚性、弹性和热粘塑性材料模型，特别适用于大变形成形分析（DEFORM所有产品）。
l弹塑性材料模型适用于分析残余应力和回弹问题（DEFORM-Pro, 2D, 3D）。
l烧结体材料模型适用于分析粉末冶金成形（DEFORM-Pro, 2D, 3D）。
l完整的成形设备模型可以分析液压成形、锤上成形、螺旋压力成形和机械压力成形（DEFORM所有产品）。
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DEFORM研究报告
二、热处理
1、方案：采用Pro/E建立压缩成型所需的三维模型：压缩件、压缩上模和压缩下模，文件另存为*.stl的图形数据文件，Pro/E建立的三维模型如下图所示：
（1）工件设计
压缩件的直径150mm，高200mm；
（2）加工模具设计
压缩上模采用300*300*100的刚性体；
压缩上模采用400*400*100的刚性体；
即以上所选定方案与压缩变形相同。
2、前处理
首先，打开deform软件界面，在工具栏中点击（模拟控制），设置为公制（SI），此时环境的温度变为20℃，接着在mode中勾选热传导（Heat Transfer）
单击ok，完成。
（1）按顺序分别调入workpiece（塑性）、topdie（刚性）、bottomdie（刚性），如下图所示
设定bottom die为主动模（primary die），如下图
（2）并运用object positioning对相互之间的位置关系进行调整，如图
（3）设置坯料的物理属性
1）对坯料进行网格划分，点击mesh，在元素数量中输入40000，再点击，
完成网格划分操作。
2）定义坯料材料
点击材料（material），在数据库（library）中选择工件的材料为TITANIUM-TYPE-1[400-2200F(200-1200C)]，点击assign material，完成材料的定义
3）选定工件的热交换面
点击Bcc，再单击Heat Exchange with，点击工件的外曲面和上端面，工件表面变为绿色，再点击下方的键，完成热交换面的设定
4）激活坯料体积
点击性质设置(Property)，再点击Target V olume下的Active，单击，完成坯料体积的激活，如下图所示
（4）模具设置
将下模（Bottom Die）即primary die(主动模)设置参考温度为1000℃，如图所示
(5)设定模具与坯料的关系
点击工具栏中的，进入inter-object界面管理页面，点击Edit，分别设定上模与工件，下模与工件之间的热传导系数，设定界面如图所示
设定完毕后的界面
（6）在工具栏中点击（模拟控制）点击step，进行步骤设置再点击Iteration，设定迭代方式为面迭代和牛顿迭代
最后单击ok，推出模拟控制操作界面。
（7）工具栏中点击，进入检查、核准和生成数据库界面，点击check，如果检查有误，按错误提示重新修正前处理设定程序，再进行检查，如无误
点击Generate，完成数据库的生成
最后，点击close，关闭。
（8）保存和退出
单击工具栏中的（保存），再在工具栏中点击，退出。
最后，关闭前处理界面。
3、运行
重新回到deform的主界面，选定数据库中新生成的rechuli.db文件，点击工具栏中的（start）或simulator下的run
系统自动进行运算
4、后处理
在Deform的界面上，单击Post Processor→Deform 3D Post，进入后处理界面。
（1）观察工件的“Temperature”图
图为最后一步（即第1000步）温度变化彩云图
（2）点的描图（Point Tracking）
首先对物体切片——观察工件内部的情况
单击完成对物体的两次切片，完成后，再单击，在切好的物体中选择六个数据追踪点，完成六点的温度变化彩云图
（3）法向变形图
（4）追踪点温度曲线图
单击，显示已经选好的六点坐标，点击finish，在工具栏中点击Temperature，显示追踪六点的温度变化曲线图，下图为第1000步曲线图，
单击工具栏中的，如下图点击save，保存。