(一）背最

       軋鋼機上用大型支承輥，要求表面有很硬的耐磨層，內(nèi)部有較高的強韌性，能承受沖擊載荷等。生產(chǎn)中用專用軋輥鋼，鍛后先調(diào)質(zhì)預處理,最后進行差溫熱處理。所謂差溫熱處理是:先整體加熱到一定溫度，然后轉(zhuǎn)入專用的差溫爐中，只對輥身進行快速加熱,使輥身只在一定深度上轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體,然后噴水霧淬火。造成只在輥身表面形成耐磨的馬氏體或馬氏體加貝氏體,其余部分則保持有較好強韌性的組織。這樣淬火在近表面部位有一個殘余拉應力峰值，嚴重時會造成斷裂。如何既能保證淬硬，又使拉應力盡可能小則是優(yōu)化工藝方案的關鍵。影響殘余應力的因素很多:如加熱速度的快慢、中心孔是否通水冷卻、冷卻強度等。

       (二）計算準備

       1.單元劃分。原則與前例同。

       2.初始條件。因淬火前工件內(nèi)部分布不均勻的，而且無法預先得到，故需從加熱開始計算。

       3.邊界條件。整體加熱、差溫加熱、噴水霧冷卻三種情況要區(qū)別對待。加熱時爐內(nèi)換熱系數(shù)相當于輔射加自然對流;整體加熱時全部工件表面都按此計算。

       按加熱計算而其余部分按自然空冷計算。噴水霧冷卻時，開始5min按自然空冷計算 (5min是將工件自差溫爐取出放到噴水霧裝置上的操作時間），以后，輥身部位被水霧冷卻,取較大的換熱系數(shù),其余不噴水霧的地方,仍按自然空冷計算。

       (三）單一算例結(jié)果

       差溫淬火時表面溫度高,心部仍較低,冷卻時先是表面既向外散熱同時亦心部傳熱。向外傳熱快，很快形成溫度梯度，向心部傳熱慢，心部溫度有緩慢升高的現(xiàn)象。此后溫度最高點向表面和心部雙向散熱的部位逐漸向心部推移;直到最后形成心部溫度最高，才呈單一從心部向表面散熱的狀態(tài)。由于這神散熱的特點，造成應力變化和殘余應力分布的特點。最后殘余應力為表面和內(nèi)孔表面均受壓應力，而拉應力峰值出現(xiàn)靠近表面一定深度部位。

      （四）用正交設計法篩選主要影響因素

       1.根據(jù)影響因素和水平選擇正交表。

       2.目標函數(shù)的選擇。對工藝全面優(yōu)化，應同時以淬火硬度和應力狀態(tài)為目標函數(shù)。這里暫時簡化以應力狀態(tài)為主。軋輥鋼一般碳含量較高，淬火后硬而脆主要危險是脆斷。

       3.計算結(jié)果的顯著分析。顯著分析是判斷因子對目標函數(shù)的影響是否顯著。所謂顯著，是指因素水平改變時，確使軸類鍛件試驗結(jié)果的真值有改變。

       4.主要因素的具體分析。

      （五）初步結(jié)論。

       1.在所考慮因素水平范圍內(nèi)，差溫加熱時的加熱速度和冷卻時的環(huán)境溫度對最大瞬時拉應力和最大殘余拉應力影響不大。

       2.可以考慮用連續(xù)冷卻方式代替間歇冷卻。

       3.最好采用中心孔通水冷卻方式，但冷卻強度要適當選擇，不能過大或過小。

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