鍛件因不能全部淬透，而且往往存在在較嚴重的冶金缺陷（如：氣泡、夾雜、鍛造裂紋、偏析、白點等），在熱處理應力作用下，以這些缺陷為裂紋的起點，緩慢擴張直到最后突然斷裂。另外在軋輥的橫斷實例中，往往在斷裂面上不能看出明顯的斷裂起點，這像刀切的一樣，這是較脆的材料在熱應力作用下引起斷裂的特征。

       鍛件形成橫向裂紋時內應力分布的特征是：表面受壓應力，離表面一定的距離應力發(fā)生劇變，由壓應力變?yōu)楹艽蟮睦瓚?。裂紋產生在拉應力峰值區(qū)域內，然后當內應力重新分布或鋼的脆性進一步增加時才蔓延到鍛件表面。橫向裂紋的特點是垂直于軸的方向。這類裂紋往往發(fā)生在未淬透的鍛件中，因為淬硬與未淬硬的過渡區(qū)有一個大的應力峰值，而且軸向應力大于切向應力。

       對鍛件來說，打中心孔并對表面和中心一起冷卻，可使拉應力的峰值移向中間層，數值也可大大降低，所以，這是防止橫斷的有效方法之一。然而打中心孔時往往會使冶金缺陷暴露到中心孔表面，亦有其不利之處。較完整的模擬技術應將數值模擬和物理模擬結合起來。

       所謂數值模擬是指采用一組代數的或微分的控制方程來描述一個過程或一個過程的某些方面，通過計算機求解，得到計算域內所有變量完整而詳盡的值。數值模擬的控制方程可分為理論型、半經驗型和經驗型三類。理論型是指獲得公認的經典關系式，常反映了某個物理量的守恒性質。半經驗型是指通過對公認的理論關系進行簡化或附加一定的假設，而獲得的控制方程。

       經驗型是指完全依據具體的實驗或假設而得出的經驗關系式。顯然，一個數字模型中所包含的理論方程越多，其普遍性和可靠性也越高。遺憾的是，在實際上，純理論的控制方程還是很少的。因此，數值模擬必須建立在充分的物理模擬基礎上。首先，數字模擬的建立，要靠物理模擬獲得對過程主要影響因素和缺陷形成機理的認識。其次，數值模擬的合理性，也必須通過物理模擬定量測量結果來檢驗。

       物理模擬是指采用縮小了比例或簡化了條件的實驗模型代替對原型的研究。物理模擬要保證模型同原型在物理本質上的一致性。模型實驗較原型實驗周期短，費用省，便于定量測量和進行機理研究。但像對鍛件熱處理這樣復雜問題，無法構造同原型嚴格滿足相似準則的物理模型。顯然，在一個縮小比例的物理模型上，不可能同時保證熱流，組織轉變、應力分布都與原型相似。

       從上面分析可以看出，數值模擬和物理模擬具有不同的特點和應用范圍，只有將兩者有機的結合起來，才能獲得較完整的研究結果。

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