V型钢导轨是万能工具磨床上的关键零件,为了保证钢导轨的性能要求,在整个加工工序中给予了较多的热处理工序。在淬火冷却过程中,因为零件内部温度分布不均匀,组织转变过程不均匀等而形成了热应力和相变应力,这些应力的存在将直接影响零件的组织性能和使用寿命。因此,研究淬火残余应力的形成及影响因素是极为重要的。然而实验方法只能测出淬火后试样表层的残余应力,随着数值分析技术的发展,运用有限元技术揭示淬火残余应力的形成过程及其大小与分布,已经成为一种有效方法。本文基于传热学基本原理,热弹塑性理论,采用有限元分析软件ANSYS,对材料为GCr15钢的V型钢导轨的淬火冷却过程进行计算机模拟计算。首先,综合考虑材料热物性参数随温度的非线性变化、热传导等边界条件,采用有限元法,建立V型钢导轨的瞬态温度场和应力场的三维模型,实现淬火过程的温度场的动态分析和精确计算,预测导轨各个时间段的温度场。其次,运用增量理论及相应的弹塑性本构方程,并假设材料在塑性区满足Prandtl-reuss塑性流动法则,考虑材料非线性、相变塑性等因素,模拟计算导轨在淬火过程中的应力场以及最终形成的残余应力,为进一步研究热处理工艺参数对淬火过程的影响建立理论分析模型。最后,利用本文建立的理论分析模型分别研究不同加热温度、冷却介质对淬火温度场及应力场的影响,并分析导轨应力集中及易产生裂纹部位,为实现淬火过程的智能化控制打下基础。