第36卷第5期 2015年10月
热处理技术与装备
RECHULIJISHUYUZHUANGBEI
Vol.36,No.5 Oct,2015
·表面改性技术与工艺·
基于MATLAB的渗氮扩散数值模拟程序
常旭石伟
（清华大学机械工程系机械工程及自动化，北京100084）
摘要：本文介绍了渗氮的工艺和机理，并综述了已有的部分离子渗氮的模型。由于在渗氮过程中，扩散系数D是随着氮元素质量分数的变化而变化的，结合这一实际情况，本文采用了非线性抛物线方程的有限差分格式，重新推导了有限差分方程，改进了基于变扩散系数的离子渗氮模型。文章最
后利用Matlab软件对一维渗氮过程进行了模拟。关键词：渗氮；变扩散系数；差分方程
中图分类号：TG156.8*2文献标志码：A
文章编号：1673-4971(2015)05-0009-07
DiffusionNumericalSimulationProgramofNitridingBasedonMatlab
CHANG Xu,SHI Wei
(Department of Mechanical Engineering and Automation, Tsinghua University,Beijing 100084, China) Abstract: In this paper,the nitriding process and its mechanism are introduced. Some famous existing ion nitriding models are summarized. The diffusion coefficient D changes with the nitrogen content during the nitriding. Combining with this actual situation,the finite differencc equations are derived again by the finte difference scheme of nonlinear parabolic equations, and the ion nitriding model is improved bared on the variable diffusion coefficient. At last, one-dimensional nitriding process is simulated by Matlab software. Key words:nitriding; variant diffusion coefficient; difference equation
1渗氮处理的机理
渗氮是将活性氮原子渗人钢件表面层的过程，又称氮化。钢的渗氮在机械、石油、国防等领域应用十分广泛，它与渗碳和泽火相比有着突出的优点。渗氮通过改变表面的化学成分和组织形式，改变了钢铁材料本身的一些性能，例如：硬度，静载荷或交变应力下的强度、摩擦性及腐蚀性等。因为渗氮处理可以有效地提高钢铁零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐蚀能力，所以普遍应用在各种精密的高速传动齿轮，交变载荷下的柴油机曲轴、内燃机曲轴，要求变形小并有一定抗热耐热能力的气阀等。 1.1Fe-N相图
收稿日期：2015-05-26
作者简介：常旭（1994.8一），男，本科，主要从事制造过程及装备数值模拟研究。
联系电话：18800119218;E-mail；maschangxu@qq.com
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图1Fe-N相图 Fig. 1 Fe-N phase diagram
基金项目：国家国际科技合作专项"高附加值机被产品的热处理应力与变控制合作研究（2014DFG72020)。万方数据