第37卷第5期 2016年10月
热处理技术与装备
RECHULI JISHUYUZHUANGBEI
Vol.37,No.5 Oct,2016
·表面改性技术与工艺
齿轮钢渗碳过程数学模型及计算机仿真
孙重瑞，郭京浩，梁新宇，张程菘（哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001）
摘要：本文结合已有的气体渗碳和离子渗碳过程的数学模型，对齿轮钢渗碳的过程进行模拟，并在这些基础上利用有限差分法求解渗碳方程。分析有限差分法与传统数学方程各自的优缺点，根据数学模型设计了用于预测渗碳过程的图形用户界面程序。对于温度，时间，初始碳浓度等变量的影响均能给出准确预测。
关键词：气体渗碳；离子渗碳；数值模拟；图形用户界面
中图分类号：TP391.9文献标志码：A文章编号：1673-4971(2016)05-0043-03
MathematicalModelandComputerSimulationof
CarburizingProcessforGearSteel
SUN Chong-rui, GUO Jing-hao, LIANG Xin-yu, ZHANG Cheng-song
(Harbin Institute of Technology,Harbin Heilongjiang 150001,China)
Abstract: Combining the existing mathematical models of gas carburization and plasma carburization, we simulate the carburizing process of gear, and based on this, the carburizing equation is soluted by finite difference method( FDM). We also contrast the respective advantages and disadvantages between FDM and conventional mathematical equation. A program of graphics user interface predicting the carburizing process is designed according to the mathematical model.The effect of carburizing temperature, carburi-zing time and initial carbon concentration is accurately predicted
Key words: gas carburizing; plasma carburizing; numerical simulation; GUI
在工业应用中，由于机械零件的失效和破坏大多数都发生在表面层，特别是在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下工作的零件，表面层的性能尤为重要。渗碳赋予齿轮钢件表面具有高碳钢淬火后的硬度和耐磨性，心部则具有低碳马氏体或临界区率火的强韧性，得以提高齿轮钢的承载能力和使用寿命。
渗碳是最典型的化学热处理工艺，广泛应用于大规模生产的机械制造部门。人们在长期的实际生产和科学试验中认识到，渗碳件的各项性能与渗层
收稿日期：2016-01-07
的浓度分布及组织结构有密切关系。不同种类的钢，由于含碳量，温度以及合金元系的影响，材料具有不同的扩散激活能和扩散系数以及表面条件传递系数，钢渗碳后有不同的碳浓度分布。通过数学模型对渗碳过程进行模拟预测，在实际生产中有一定的指导意义。
渗碳模型的建立 1
渗碳过程是物质传递过程，渗碳过程中外界的碳源源不断地输送到工件表面，使工件表面碳浓度
作者简介：孙重瑞（1992.2-），男，本科，主要从事金属材料热处理研究。
联系电话：18746045732;E-mail;chongrui_sun@163.com
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