渗碳件渗层碳浓度与硬度分布的模拟

零件渗碳后渗层的碳浓度分布可以用有限差分法预测,而碳浓度的高低决定了工件淬火后的硬度。根据试验数据建立了马氏体含碳量与硬度的函数关系,预测了圆柱形工件渗碳后的碳浓度分布和淬火后的硬度,硬度的预测结果与试验结果相吻合。

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计算机应用~

渗碳件渗层碳浓度与硬度分布的模拟刘飞燕，樊新民(南京理工大学材料科学与工程系，苏南京 2 0 9 )江 t0 4

摘

要：件渗碳后渗层的碳浓度分布可以用有限差分法预测，零而碳浓度的高低决定了工件淬火后的硬度。根据试验数据建立了马氏体含碳量与硬度的函数关系，测了圆柱形工件渗碳后的碳浓度分布和预

淬火后的硬度，硬度的预测结果与试验结果相吻合。 关键词：渗碳；度；算机模拟硬计

中图分类号：B 1 T 15

文献标识码： A

文章编号： 0 . 9 (07 0 .0403 1 81 0 20 )505 .0 0 6

S mu a i n o r o n e t a i n a d Ha d e s P o l n i lto fCa b n C0 c n r t n r n s r f e i 0 iCa bu ie s fPa t r rz d Ca e o r sLI F iy n, AN n mi U e— a F Xi— n

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渗碳是传统的表面化学热处理工艺，工件经过渗碳后，面获得共析或过共析成分的碳浓度，经表再过淬火处理，以得到马氏体或马氏体+碳化物组可

性，部具有良好的强韧性。渗碳工件的性能取决心于渗层深度和碳浓度分布，体渗碳是一个相当复气杂的多相化学反应和扩散过程。渗碳过程中，件工

织，使工件表面获得高的硬度、耐磨性与疲劳强度。计算机技术的发展推动了精确控制渗碳技术的发

内任一时刻任何位置的碳浓度变化规律由菲克第二定律偏微分方程描述。通过求解菲克第二定律偏微分方程能够得到工件渗碳后渗层深度和碳浓度的分布，克第二定律偏微分方程可以采用有限差分法菲进行数值求解。实际工件的形状是多种多样的，其表面形状可归为平面、柱面、凸凹柱面和球面等类

展。利用计算机技术，根据产品的工艺要求，编制合理的工艺曲线，入正确的工艺参数就可以实现对输渗碳过程的精确控制。 目前通过所建立的各种数学模型，够预测工能件渗碳处理后的碳浓度分布，而在很多情况下，然人们还希望得到渗碳后渗层的硬度分布。本文以细圆

型。许多工作表明，件的表面形状和曲率半径影工响渗碳后的碳浓度分布，对不同形状的工件或表面， 应采用不同的坐标系求解。

柱形工件为研究对象，在预测

渗碳处理后碳浓度分布的基础上预测出渗碳淬火处理后的硬度分布， 目前这方面的报道还很少。

当渗碳工件形状为细圆柱形时，考虑轴对称，柱坐标时非稳态扩散方程以及初始条件和边界条件为：

1工件渗碳后碳浓度的模拟 工件渗碳并淬火后表面具有高硬度和高耐磨收稿日期：0 7 72 2 0 .0 -7

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作者简介：刘飞燕(9 4 )女， 18 .,硕士研究生，究方向为材料表面改性。联系电话：2 . 35 1-0研 058 16 78 2 4E mal xyim@malnut e u a - i:zss a i js. d . n .-

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《处理》热

20 0 7年第 2 2卷

第 5期

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