焼入れは、金属の特性を急速な冷却によって変更するのに使用される熱処理プロセスです。焼入れ中に時間温度プロファイルを計算することで、材料の最終特性を理解し、制御するのに役立ちます。このプロセスは、材料が特定の媒体で冷却する時間を超える温度変化を分析することを含みます。

焼入れの基礎を理解する

焼入れ中に、熱くする金属は、水、油、空気などの冷却媒体に浸漬されます。金属の温度は急速に低下し、微細構造や機械的特性に影響を与えます。温度プロファイルの正確な計算は、目的の材料特性を達成するための不可欠です。

時間温度プロファイルの計算方法

焼入れ中に温度変化を時間をかけて判断するために、いくつかの方法が使用されます。これらには、気性式、熱伝達式、および数値シミュレーションが含まれます。選択は、プロセスの複雑さおよび必要な精度によって異なります。

熱伝達の交換を使用して

一般的なアプローチは、ニュートンの冷却法を使用して、熱伝導の平等化を解決することを含みます。

[]dT/dt = -hA(T - T medium)/(m * c)]

どこ:

  • T] = 金属の温度が時tで
  • []T medium] =冷却媒体の温度
  • h] =熱伝達係数
  • A]=オブジェクトの表面面積
  • m]=オブジェクトの質量
  • c] = 特定の熱容量

実用的な計算ステップ

温度プロファイルを計算するには:

  • 初期温度と中温を判定します。
  • 熱伝達係数を推定するか、または測定して下さい。
  • オブジェクトの表面面積と質量を計算します。
  • 熱伝達のequationを適用するし、時間上の温度のために解決して下さい。

数値的な方法やソフトウェアツールは、より複雑な幾何学や条件のこれらの条件を解決するのに役立ちます。