虚拟现实带你一文看懂钢铁热处理工艺

早在公元前770至前222年，中国人在生产实践中就已发现，钢铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。随着科技和历史的发展，金属的热处理工艺得到了更大的发展。

现代的热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。

与其他工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能，其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的，所幸，新技术下借助虚拟仿真可以把材料的“成分-工艺-组织-性能-应用”这一过程充分的展现。

热处理是调控材料微观组织、优化提升材料性能、拓展材料应用领域的技术。理解和掌握热处理原理、辨识材料微观组织特征，可以更科学地利用热处理技术，挖掘材料的性能潜力，甚至能追求到材料的极致性能，实现材料的极致应用。

热处理工艺产品列表

金属热处理工艺大体上可以分为：整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。

根据加热介质、加热温度和冷却方式的不同每一个大类又可以区分为若干不同的热处理工艺。在虚拟仿真软件中，可以看到不同条件下的热处理工艺制定的基本原则和的选择依据。

钢 铁 热 处 理 工 艺

钢铁热处理

热处理涉及的工艺和设备类型多，有正火、渗碳、淬火、回火、球化退火等，实验对热处理规范操作进行了高度仿真，包括采用温控仪表设置工艺参数、炉门的开启（大角度打开，以免与身体的任何部位近距离接触造成伤害）、试样的取放（在热处理保温临界结束时，即拿起火钳做好取样准备以免降温太多，保证不了试件的热处理质量）以及高压气瓶的正确使用等。实验“以虚代实”，确保学生通过虚拟实验得到有效训练，极大降低了后续实践实训过程的难度和风险，保证实验人员的安全和热处理试件的质量。

热处理前的原始组织和热处理后的最终组织都是该种钢在相应热处理状态下获取的金相组织照片原图。热处理过程中的组织演变仿真则以相图和碳钢的连续冷却转变曲线（CCT曲线）为依据。合金钢的热处理考虑其中的合金元素对Fe-Fe3C相图和钢的CCT曲线的影响。

热处理加热过程中奥氏体的形成化遵循相变的一般规律，即形核和长大，包括（一）奥氏体的形核、（二）奥氏体的长大、（三）残留碳化物的溶解和（四）奥氏体成分的均匀化四个阶段。奥氏体晶粒的大小、形状及长大过程也根据其特点进行仿真。

钢从奥氏体状态的冷却过程以该钢号的CCT曲线为依据：

通过虚拟仿真对典型零件及工模具用钢的热处理与组织演变虚拟仿真实验针对几种典型零件及工模具在加工或服役条件下的性能要求，设置：选材、热处理方式确定、热处理工艺制定、热处理操作与组织演变观察等环节。

将典型热处理工艺过程中的组织演变和与之相关联的相图、工艺曲线和过冷奥氏体冷却转变曲线上的温度变化同步动态展示，实现微观本质与宏观现象的连续演化，为学生探索热处理过程中的组织演变规律、理解热处理原理的微观本质、辨识材料的微观组织特征、领会材料“成分-工艺-组织-性能-应用”的专业课程体系主线、培养学生解决复杂工程问题的创新能力，搭建了便捷高效的学习平台。

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