基于Fick第二定律與飽和值調(diào)整法,結(jié)合真空低壓滲碳工藝控制過(guò)程,繪制了算法流程圖,并利用數(shù)學(xué)計(jì)算軟件編寫(xiě)了真空低壓滲碳工藝計(jì)算程序,以20Cr鋼為試驗(yàn)對(duì)象對(duì)該程序進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明:基于飽和值調(diào)整法的真空低壓滲碳工藝處理后,20Cr鋼滲碳工藝總時(shí)間比傳統(tǒng)方式約快240 s,滲碳時(shí)間節(jié)約600 s以上;滲碳工藝計(jì)算程序可以實(shí)現(xiàn)滲層深度的準(zhǔn)確預(yù)測(cè),且能滿足產(chǎn)品的表面碳化物級(jí)別、組織形態(tài)等較高的技術(shù)要求。

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圖1飽和值調(diào)整法中工件表面碳濃度變化圖

飽和值調(diào)整法是一種理想的工藝控制路徑，其基本過(guò)程為:在強(qiáng)滲期使奧氏體固溶碳并飽和，在擴(kuò)散期使固溶了的碳向內(nèi)部擴(kuò)散達(dá)到目標(biāo)要求值，通過(guò)調(diào)整滲碳、擴(kuò)散時(shí)間比，達(dá)到控制表面碳濃度和滲層深度的目的。在飽和值調(diào)整法中，為了保證工件表面的碳含量始終比飽和值低，需將滲碳過(guò)程細(xì)分為多個(gè)小的滲碳期....

圖2飽和值調(diào)整法的算法流程圖

眾所周知，滲碳過(guò)程符合Fick第二定律。假設(shè)碳在奧氏體中的擴(kuò)散系數(shù)與碳濃度無(wú)關(guān)，得到一維線性二階偏微分控制方程，見(jiàn)式(1)。求解方程時(shí)，外邊界為第二類邊界條件，見(jiàn)式(2);內(nèi)邊界為第一類邊界條件，見(jiàn)式(3)。初始條件見(jiàn)式(4)。式中:C為碳濃度，是求解的未知量;D為擴(kuò)散系數(shù)，與溫....

圖320Cr鋼滲碳試樣圖

為了驗(yàn)證滲碳工藝計(jì)算的準(zhǔn)確性，選用WZST45型真空低壓滲碳爐對(duì)20Cr鋼齒形試樣進(jìn)行滲碳?xì)獯阍囼?yàn)，滲碳?xì)怏w為乙炔，試樣尺寸?30mm×10mm，如圖3所示。滲層深度根據(jù)GB/T9450—2005《鋼件滲碳淬火硬化層深度的測(cè)定和校核》選用有效硬化層深(CHD)方法測(cè)定，得到....

圖420Cr鋼試樣有效滲碳硬化層深度分布

圖320Cr鋼滲碳試樣圖4分析與討論

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