气体渗碳传质特性的数值计算研究

本文通过对气体渗碳数学模型进行数值计算,系统地研究了各工艺参数对碳在传质过程中表面含碳量,碳浓度分布及渗碳层深度等特性的影响规律,并指出了其应用价值。     

12Cr2Ni4A钢高温真空低压脉冲渗碳工艺

与传统气氛渗碳相比，高温真空渗碳在提高渗碳效率、产品质量和节约能源方面均表现出明显优势.本文分析了12Cr2Ni4A钢的奥氏体晶粒长大行为、扩散系数及奥氏体饱和碳质量分数等关键参数的影响，结合真空低压脉冲渗碳工艺原理，对高温真空低压脉冲渗碳工艺进行实验验证.结果表明:实验钢在930，950，980℃渗碳温度下，渗碳层的硬度梯度曲线和碳质量分数梯度曲线的实测值与预期值吻合较好.此外，随着渗碳温度的升高，碳的扩散系数和奥氏体饱和碳质量分数增加，高温真空渗碳可显著提高渗碳速率，温度每提高10℃约使渗碳效率提高14%~17%.     

两段法渗碳工艺参数的优化设计系统

文章运用两段法渗碳碳含量分布方程,建立了包含7个变量和10个约束条件的数学模型,运用计算机辅助设计(CAD)方法对渗碳参数进行优化,并编制了一套系统软件,在确保热处理质量的前提下,大幅度缩短了渗碳时间,为制订工艺渗碳提供可靠的依据。     

圆筒中渗碳诱发的扩散应力分析

以菲克第2定律为基础，研究了表面碳浓度恒定时碳由圆筒内表面向外表面扩散的浓度分布情况.运用固体力学理论推导在平面应变条件下圆筒中各扩散应力分量的表达式，分析了圆筒中渗碳诱发的径向应力、周向应力和轴向应力沿壁厚的分布规律，并讨论了圆筒内、外半径比对碳浓度及其扩散应力分布的影响.结果表明，圆筒的内、外半径比对其渗碳表面的碳浓度和扩散应力分布的影响不同.当圆筒的内、外径一定时，其渗碳表面的碳浓度随着渗碳时间增加而增大；径向应力始终表现为压应力；周向和轴向的应力分布相似，并在渗碳初期，处于圆筒内表面周向、轴向的应力达到最大值；随着渗碳时间的延长，从内表面向外表面渗透的过程中，其应力状态逐渐由压应力转变为拉应力.     

计算机辅助设计气体渗碳工艺

通过对气体渗碳工艺设计过程的分析，利用模拟效果较好的数学模型编制渗碳工艺设计程序。该程序可根据渗碳后工件渗层的有效硬化层深度、表面碳浓度或表面硬度等技术指标和最高温度、最高碳势等一些渗碳工艺的约束条件，通过工艺设计程序能自动优化设计出最佳的渗碳工艺。     

防渗碳刷镀镀铜的工艺参数及镀层厚度选择

研究了用刷镀镀铜防渗碳时的工艺参数对镀层防渗碳效果的影响。及渗碳时间与防渗碳所需的最小镀层厚度之间的关系。     

渗碳工艺CAD软件的研究开发

本文作者研究开发的渗碳工艺ＣＡＤ软件，采用模块结构，菜单式操作．可对不同钢种进行不同渗碳工艺的工艺参数设计和渗碳过程模拟．     

滴注式气体渗碳过程的计算机控制

在井式气体渗碳炉中,采用滴注法进行气体渗碳时,炉内气氛中的化学反应往往达不到平衡。在这种情况下,用建立在化学平衡基础上的间接法对炉内气氛的碳势进行测量和控制,不易得到理想的结果。本文提出采用热丝法直接对炉内气氛的碳势进行测量和控制,阐述在这种条件下在不同碳势的气氛中渗碳时,工件表面碳含量、渗碳层深与渗碳时间的关系和沿层深碳浓度分布的预计,以及渗碳过程的计算机控制。结果表明,控制精度碳势为±0.05％,表面碳浓度为±0.05％,层深为±0.1mm;沿层深各点碳浓度分布的预计值与实测值偏差±0.1％。     

真空渗碳的研究

本文讨论了脉冲式真空渗碳的工艺过程及其主要特点。 采用内热式冷壁真空炉研究了真空渗碳的各个工艺参数──渗碳时间、渗碳温度、渗碳期炉内压力、扩渗比（扩散期时间与渗碳期时间之比）等──对渗碳效果的影响，并根据试验结果提出一些初步看法。 真空渗碳的速度比普通气体渗碳快４倍，渗碳层的表面含碳量可以通过改变扩渗比得到调整。真空渗碳的质量明显地优于普通气体渗碳。 一般渗碳工艺（指气体渗碳等）的缺点是生产周期过长，渗碳质量不够理想（如经常有异常组织，表面碳浓度控制也不够准确等）。用冷壁内热式真空炉进行真空渗碳，允许采用较高的渗碳温度，使渗碳速度大大加快。在质量上，真空渗碳完全避免了各种异常组织，使渗碳零件的性能有了明显的提高。 本文在进行了一些试验的基础上对真空渗碳的特点、工艺过程、各工艺参数的影响等问题做了初步的探讨。     

陕西机械学院学报1986年第3期文摘(本期将于1986年9月30日出版)

滴注式气体渗碳过程的计算机控制作者陈仁悟叶尚川赵高扬邓开金陈伯荣许淑贞罗丽华在井式气体渗碳炉中,采用滴注法进行气体渗碳时,炉内气氛中的化学反应往往达不到平衡。在这种情况下,用建立在化学平衡基础上的间接法对炉内气氛的碳势进行测量和控制,不易得到理想的结果。本文提出采用热丝法直接对炉内气氛的碳势进行测量和控制,阐述在这种条件下在不同碳势的气氛中渗碳时,工件表面碳含量、渗碳层深与渗碳时间的关系和沿层深碳浓度的分布的预计,以及渗碳过程的计算机控制。结果表明,碳势控制精度可达±0.05％,表面碳浓度为±0.05％,层深为±0.1mm,沿层深各点碳浓度分布预计值与实测值偏差±0.1％。     

地摊钢固体渗碳的实验与研究

对20、20CrMoV钢的固体渗碳进行了较全面的实验及研究,包括钢的预备热处理、渗碳工艺、金相组织、最终热处理等;分析了渗碳层、硬度的影响因素,并总结摸索出固体渗碳的基本规律和工艺技术;实验证明:固体渗碳工艺简单、操作简单、成本低廉,不需要专门设备;渗碳件在性能上完全能够达到常规渗碳的要求,但固体渗碳的渗碳层偏薄,时间较长,只能适应单件、小批量的生产。     

渗碳工艺CAD软件研制

研制渗碳工艺ＣＡＤ软件，采用模块结构，菜单式操作，可对不同钢种材质进行不同渗碳工艺的参数设计和模拟各种钢材的渗碳过程     

多段法渗碳的数学模型及其物理意义

目前最佳渗碳工艺方法 ,是在整个渗碳过程中对碳势进行台阶式控制。这一过程可以看成是一个多段渗碳过程。本文建立了多段法渗碳的数学模型 ,并讨论其物理意义。运用线性偏微分方程的可迭加性质所求得的碳浓度分布函数能够描述多段法渗碳过程的物理本质。     

齿轮渗碳工艺的设计

本文首先介绍了渗碳齿轮热处理中存在的技术问题,而后针对这些技术问题讨论了齿轮渗碳工艺的设计原则。作者认为常用齿轮渗碳是一个混合控制过程。为了强化渗碳过程,渗碳初期要增大相界面渗碳反应速度;中、后期应提高碳在奥氏体中扩散通量。文中还介绍了如何根据表面硬度和其它性能要求,确定渗碳后表面碳含量 C_S;根据 C_S 和渗层厚度,考虑到非平衡渗碳和钢的化学成分选择气氛的控制参数;讨论了变碳势渗碳工艺参数的确定原则及其对渗碳结果的影响。提出了中温渗碳、炉内预冷和热油—空气分级淬火及控制渗层厚度和显微组织等措施以减少齿轮热处理变形。     

循环变温快速渗碳法

本文在传统的碳传质和扩散理论基础上提出了一种新的渗碳工艺方法—循环变温快速渗碳法,并从理论和实践上验证了该工艺的正确性和可靠性.在研究中作者还找出了渗碳过程中炉内某些影响渗碳速度因素随温度变化的规律,并绘成示意图,即T—CP,β,D关系图.     

薄层软化工艺参数对表层Ar和K的影响

本文研究了簿层软化工艺参数与组织之间的关系,测定了该工艺各阶段的C势和N势。试验结果表明:其它条件相近情况下,增加渗C阶段强渗期煤油滴量,炉内C势增高,工件表层Ar和K量均增多,渗速加快,总渗层增厚;共渗介质供应量增大,表层Ar和K量稍增多;降温阶段时间延长,Ar减少而K量增多;相同工艺条件下,钢的化学成分不同,最终得到的Ar量也不同。     

稀土深层渗碳钢晶粒长大及组织遗传研究

通过稀土元素对深层渗碳钢奥氏体晶粒长大倾向的研究,探讨了深层渗碳钢组织遗传的特点,结果表明:稀土元素可细化奥氏体晶粒,从而可以抑制深层渗碳钢的组织遗传,为深层渗碳钢的组织遗传问题提供一些资料。     

渗碳硬化层性态的综合分析

通过对２０ＣｒＭｎＭｏ钢渗碳硬化层的组织结构，层内残余应力和硬度的分布以及渗碳硬化试棒的扭转性能进行系统的分析研究，经综合分析总结出２０ＣｒＭｎＭｏ钢的渗碳硬化层具有下列几个特点，即：（１）渗碳层中基本组织的主体是枣核马氏体，枣核马氏体基体由表及里一直可延伸到含碳量为０．５％的层深部位（即有效层深，ＨＶ５５０处）。（２）表面碳势为１．１％Ｃ的渗碳梗化层内，临近外表面部位的枣核马氏体中会出理显微裂纹