[发明专利]一种固体截面温变测定系统

说明书

技术领域

本发明涉及温变测量技术领域，具体地讲，涉及一种固体截面温变测定系统。

背景技术

传热问题的研究方法大致上可以分为两大类：理论研究方法和实验研究方法。而理论研究方法又可以划分为数学分析法、数值计算解法。

数值计算解法是将描述传热问题的微分方程或者积分方程通过数学手段写成计算机可以计算的一些代数方程，采用合适的算法，运用计算机计算出相对精确的结果。但计算结果的精确性也会受到所描述的传热问题是否全面准确以及一些其他因素的制约。

实验研究解法仍是研究传热问题的主要方法，运用实验研究所得的经验规律是一切理论研究方法的基础。同时，实验研究也是验证理论研究方法所得到的结果正确与否的唯一途径。

为避免数值计算法和实验研究法存在的可靠性低、成本高、效率低、耗时长的问题，本发明创造性的采用了实验测量与数学分析相结合的方法，首先通过实际测量获取工件表面在不同环境下的温度时间关系曲线，然后利用导热微分方程的分析解，计算一维导热时工件截面温变分布，利用截面温变分布与被测材料的CCT曲线的相互叠加，完成诸如评判热处理结果、计算包含材料的成分、物理性能、内热源、形状和尺寸因素后的淬透层深度、检测淬火介质的性能、选择变更冷却方式、选择变更材料、计算材料的力学性能指标等任务。

其特点是：将复杂的三维导热问题简化为一维导热来解决；对被测固体的关注点是固体材料本身的物理特性、决定固体传热性能全局的关键部位的形状和尺寸、固体的热交换环境，将固体关键部位的传热数据与由该固体的成分决定的CCT图相配合，即可掌控对固体的热加工质量；

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种固体截面温变测定系统，通过测量待测固体表面的温度变化，计算出待测固体心部至表面距离上任意位置、时刻的变温温度和变温速度。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种固体截面温变测定系统，其特征在于，包括：

（1）截取固体表面变温温度和时间的模块：将数据采集系统采集的固体表面变温温度和时间的关系曲线的有效部分进行截取；

（2）数据拟合模块：将截取的的温度和时间的关系曲线进行拟合以消除测量断点的模块，存储拟合后的冷却曲线数据；

（3）拟合数据微分模块：将拟合后的温度和时间的关系曲线进行微分，微分后得到冷却速度曲线，存储冷却速度曲线数据；冷却曲线和冷却速度曲线可以同屏叠加显示也可单独显示。

（4）参数输入及计算模块：输入参数包括工作日期、材料成分、材料牌号选择、奥氏体化温度、冷却介质种类、介质温度、介质状态、工件形状类别、形状系数选择、工件特征尺寸、计算截面位置或位置间隔及数量、计算温差Δt的大小设置、计算按工件形状类别调入的计算公式同时生成计算后的截面各位置的冷却曲线，降温、升温时计算心部冷却、加热曲线可获得心部与表面最大温差和心部到温时间即透热时间，存储计算得到的冷却曲线簇数据；

作为对本技术方案的进一步限定，还包括：

CCT、TTT曲线叠加模块：从数据库中调入对应材料的CCT曲线参数化数据，生成CCT曲线和截面各位置的冷却曲线相叠加的曲线，通过叠加曲线可初步判断出与钢铁材料CCT曲线的鼻尖相切的截面某位置的冷却曲线，截面此位置至表面的距离即为淬透层深度；通过截面各位置的连续冷却加等温冷却曲线与TTT曲线的叠加，可以判断材料的等温转变过程及转变结果沿截面的分布。（等温冷却是等速冷却的特例，此时冷速为零）存储曲线数据。

作为对本技术方案的进一步限定，还包括：

淬透层深度的计算模块

用数据截取模块功能测量CCT曲线的马氏体转变临界冷却速度所经过的鼻尖位置的温度和时间与同温度下表面冷却曲线所对应的时间，计算淬透层深度，保存数据。

作为对本技术方案的进一步限定，还包括：

力学性能计算模块：计算淬火硬度，计算晶粒度，计算回火温度、回火硬度，计算材料强度、计算试验条件下产生淬火裂纹的可能性。

作为对本技术方案的进一步限定，还包括：

材料的CCT、TTT曲线存储模块：包含加热时材料的奥氏体转变开始温度A_c1、亚共析钢奥氏体转变终了温度A_c3、过共析钢奥氏体转变终了温度A_cm。冷却时马氏体转变开始温度M_s、马氏体转变终了温度M_f曲线；铁素体转变开始曲线；珠光体转变开始、终了曲线；贝氏体转变开始、终了曲线；奥氏体转变终了曲线。