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淬火过程是一个多场耦合的高度非线性问题,影响因素众多,边界条件复杂。换热系数是淬火过程数值模拟的一个非常重要的边界条件,换热系数的准确与否对淬火过程数值模拟的结果有很大的影响,但因其难于测量,一直是数值模拟难以克服的瓶颈。因此,对淬火过程进行数值模拟及换热系数的测定具有重要的理论和实践意义。本文以42CrMo钢为研究对象,充分考虑了工件在淬火过程中的瞬态问题、相变潜热问题、热物性参数问题、以及温度场、组织场和应力场相互耦合问题,对末端喷油淬火试样和阶梯轴的淬火过程进行了数值模拟计算。本文以COSMAP有限元模拟软件为平台,建立了三维有限元模型,模拟了工件在淬火过程中不同时刻的温度场、应力场、组织场和硬度场和变形量,并对部分模拟计算结果进行了试验验证。利用反传热法求得42CrMo钢喷油淬火时与KR128油的表面换热系数曲线。结果表明,换热系数在600℃左右出现峰值为5360w/m2.K。利用求得的换热系数对42CrMo钢末端喷油淬火过程进行了数值模拟计算,得到了不同时刻末端喷油淬火试样的温度场、应力场、组织场、硬度场和变形量。结果表明,试样喷油端马氏体量可达到99%；喷油端的硬度可达701HV (60.6HRC);试样最大的压应力为408MPa,位于距喷油端12mm处；最大的拉应力为600MPa,位于约束面；最大的变形量为0.06mm,发生在喷油端。并对模拟计算得到的温度场、硬度场和组织场进行了试验验证。采用反求法求得的换热系数对42CrMo钢阶梯轴的淬火过程进行了数值模拟计算,得到了阶梯轴的温度、组织场、硬度场、应力场。结果表明,阶梯轴的表面马氏体量可达98%,从表层到心部,马氏体的含量逐渐减小,阶梯轴的半马氏体层厚度约为15mm；阶梯轴的硬度最高值为679HV(60HRC);淬火后阶梯轴上端面棱角处所受的应力最大,为拉应力,约600MPa。