煤油加水渗碳气氛的渗碳特性研究

研究了煤油加水气氛的渗碳特性，包括加水量与气氛成分、碳势及可控性、渗碳速度及传质系数的关系，并找到了该渗碳气氛最佳的煤油与水的配比范围。实验结果表明，该气氛具有渗速快、碳黑少、碳势可控和经济实用的特点。     

真空渗碳及气体渗碳的物理化学(一)(用热重法研究渗碳反应动力学)

本文对吸热式气氛中,影响碳势的自由度数作了热力学分析。考察了目前碳势测量方法准确度不高的根本原因。用热重法对天然气真空渗碳和气体渗碳反应动力学进行试验研究,从实验结果考察了气体渗碳多相反应的控制环节和天然气真空渗碳的动力学规律。     

渗碳的传质的数学模型及意义

本文研究了气体渗碳过程中,碳原子由气相到固相传递的动力学。根据固相表面的化学反应动力学方程,推导出碳由气相到固相的传递量正比于气—固相间碳的活度差。由此建立气—固相碳传递的动力学方程,并讨论了碳传递速度的影响团素。可推知,增加气相中一氧化碳和氢气含量可提高碳传递速度,另外,适量氧化介质特别是水可加速碳的传递。     

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％。     

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。     

内氧化型渗碳(CD渗碳)的应用及机理

钢的内氧化型渗碳(CD渗碳)的机理和动力学类似于合佥的内氧化反应。本文着重介绍了铁素体和奥氏体基体的CD渗碳,以及δ-珠光体的形成反应,指出,这些反应均为由碳的体积扩散所控制的过程。文中还讨论了应用等活度线求渗碳层表面最高碳浓度的方法。而且以奥氏体基体的渗碳为例,说明了CD渗碳层的组织和性能特点,以及在工业生产上的实际意义。     

渗碳工艺的微机控制

笔者采用8031单片机为核心,设计研制了渗碳微机控制系统,用氧探头作为传感器,微流量电磁阀作为渗剂供给执行机构,组成炉气氛碳势模糊控制串级调节系统,解决了以往碳势控制回路中控制稳定性差的缺点。     

HTC渗碳微机控制系统

本文在分析国内外热处理微机控制发展状况的基础上,针对我国热处理渗碳的现状设计了THC渗碳微机控制系统。本系统以MCS—51系列单片机8031为主机,可实现三区温度和一区碳势的精确控制。在温度控制中采用Bang-Bang和PID相结合的控制方式,升温速度快,控温精度高,碳势采用模糊控制算法,并以连续可调占空比调节电磁阀的方式实现对碳势的稳定控制,同时具有功能完善的人机对话及报警保安功能。本系统结构简单,设计合理,抗干扰能力强,是控制热处理渗碳的理想设备。     

脉冲离子渗碳过程优化算法

针对脉冲离子渗碳过程的模拟计算,提出了两种优化工艺计算方法。采用扩散系数随温度和碳的质量分数而变化的非线性数学模型,提高了计算精度,讨论了优化计算程序实现中的一些环节以及优化方法、扩散系数、碳的质量分数上限、吸碳率对优化结果的影响,并结合实验结果计算了传统的“周期法”渗碳工艺和优化的工艺在同一渗碳条件下的碳的质量分数分布。结果表明：要用优化工艺后,在相同时间内达到的有效渗层深度明显增加,在相同条件     

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。     

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.     

平面、圆柱面和球面的气体渗碳数学模型

建立了包括平面、圆柱面和球面在内的统一的气体渗碳数学模型：DC/Dτ=D(D^2C/Dx^2 shape/(x-R0)DC/Dx)，并将碳的扩散系数作为温度和含碳量的函数表示为D=D0.4exp(-Q／RT—Bc(0．4-C))；将碳的传递系数作为温度的函数表示为β=β0exp(-E／RT)；内边界条件为含碳量是固定值；碳势和温度视为时间的线性函数。结合按此模型的模拟计算，讨论了表面形状、扩散系数和传递系数中有关参数对碳浓度分布的影响规律．     

甲烷还原氧化球团过程中的渗碳行为

通过固定床热重反应器,利用X线衍射(XRD)、热重(TG)以及扫描电镜-能谱(SEM-EDS)等分析方法,研究纯CH_4气体还原球团过程中的渗碳行为。研究结果表明:甲烷还原铁氧化物依靠其裂化产生的H_2与吸附碳;CH_4还原5 min时,金属铁相产生,但由于吸附碳参与还原反应,故基本不存在积碳,由于金属铁层在球团颗粒表面逐渐增厚以及铁碳固溶体颗粒中碳质量分数逐渐增加,阻碍吸附碳的还原并抑制碳向固溶体颗粒内的进一步扩散,故积碳在还原5 min后出现,20 min后浮士体相消失且吸附碳质量分数逐渐增加;反应初期吸附碳对还原速率有一定促进作用,但当吸附碳大量沉积时,则阻碍还原气H_2与还原产物H_2O与CO的扩散,降低CH_4还原速率。     

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。     

气体渗碳过程中碳的传递系数

本文简单总结了国内外有关碳传递系数研究方面的情况,并根据自己的实验概括为下面几个问题:关于传递系数的定义,研究传递系数的意义以及影响传递系数的因素和传递系数的测定方法。同时根据实际中提出的一些问题试探用表面物理和分子轨道理论的有关知识解释了表面状态对碳传递过程影响的实质。     

电阻碳势传感器及其在气体渗碳计算机控制中应用

本文介绍了电阻碳势传感器的结构特点,简述了其用于碳势测控的基本原理和实用结果。将该传感器与微型计算机配合对滴注式气体渗碳过程中的碳势进行控制,结果表明,其使用性能稳定可靠,反映速度较快,碳势控制精度可达±0.05％。     

不同形状钢件表面渗碳扩散过程数值模拟

根据渗碳过程扩散方程，结合必要的边界条件及初值条件，对不同形体的钢制零件在不同渗碳工艺参数下进行数值模拟，得到了碳的浓度分布曲线；比较各种工艺参数对碳浓度分布的影响，其中渗碳温度对碳浓度分布影响较大，不同外形钢件在相同渗碳工艺下碳浓度分布曲线有一定差别。由碳浓度分布曲线调整渗碳工艺参数，可以制定出最佳的渗碳工艺，为工艺设计提供指导。     

变温短周期增强渗碳工艺的研究与应用

本文介绍了一种新型渗碳工艺，研究表明：利用高温强渗，较高温次平衡碳势扩散、预冷淬火的渗碳方法，可有效地提高渗碳速度，改善渗层组织，消除渗碳磨削裂纹。不同阶段的渗剂中，配以不同比例的水，可消除工件表面碳黑，有利于控制炉气碳势，实现反扩散，获得良好的渗层碳浓度梯度。     

气体渗碳碳势模型

当渗碳气氛处于介平衡状态时，在实验的基础上建立了氧探头测定渗碳炉碳势的数学模型。实验证明，该数学模型较为精确，有一定实用价值。     

渗碳、碳氮共渗以及渗碳—碳氮共渗二段法处理的齿轮材料接触疲劳极限的快速测定

本文系应用locati方法对渗碳、碳氮共渗以及渗碳——碳氮共渗二段法处理的齿轮材料接触疲劳极限快速测定的试验总结。此方法只用一对试件,采用台阶加荷方式,仅花两、三个小时的时间,一次测出疲劳极限,与常规方法相比,效率可提高数十倍。对不同渗层深度的渗碳和碳氮共渗八对试件以及渗层深度为1mm的渗碳——碳氮共渗二段法处理的四对试件进行试验的结果表明:所测出的接触疲劳极限值与常规方法的结果相当接近,相对误差均小于4～5％,并且,用此方法对渗碳——碳氮共渗二段工艺进行研究所得的一些结果和规律与常规方法以及国内外的近期研究结果是基本一致的。