20CrMnTi钢渗碳层深度和表层碳浓度分布的数值模拟

研究了常用渗碳钢20CrMnTi以不同工艺渗碳时渗层中碳的分布规律，建立了渗碳层深度与表层碳浓度间的关系，为渗碳工艺参数的优化、渗碳层深度和表层碳浓度分布的精确控制以及渗碳层深度的无损检测提供了理论依据。     

碳势设定与调节及其对深层渗碳的影响

对20CrNiMo材料运用推杆式连续热处理炉，以氮气、甲醇、丙酮为原料，少量的压缩空气为调节性气体，进行滴注式可控气氛渗碳的试验研究表明，连续渗碳炉各区碳热设定值的合理选择与渗层深度和工艺条件（炉结构、零件吸碳量多少等）有关；采用较高碳热条件下进行深层渗碳（渗层深度在2.0mm以上），可以在加快渗碳进程的同时获得较好的渗层碳浓度分布。     

18Cr2Ni4WA钢渗碳层质量的综合控制模型

研究了18Cr2Ni4WA钢在不同工艺下渗碳时渗碳层中碳的分布规律，建立了渗碳层深度和表面碳浓度分布的数学模型，为渗碳工艺参数的优化设计、渗碳层深度和表层碳浓度分布的精确控制提供了理论依据。     

碳势设定与调节及其对深层渗碳的影响

对20CrNiMo材料运用推杆式连续热处理炉,以氮气、甲醇、丙酮为原料,少量的压缩空气为调节性气体,进行滴注式可控气氛渗碳的试验研究表明,连续渗碳炉各区碳势设定值的合理选择与渗层深度和工艺条件(炉型结构、零件吸碳量多少等)有关;采有较高碳势条件下进行深层渗碳(渗层深度在2.0 mm以上),可以在加快渗碳进程的同时获得较好的渗层碳浓度分布。     

渗碳层深度及表面碳浓度综合控制图的建立

本文研究了20Cr钢渗碳工艺的综合控制问题,建立了渗层深度与表面碳浓度综合控制图。根据综合控制图可制定出同时确保表面碳浓度与渗层深度的炉气碳势与渗碳时间,按此碳势与时间控制渗碳后,零件表面碳浓度及渗层深度可同时满足技术要求。     

用数值模拟方法研究气体渗碳强渗期与扩散期的合理选择

利用气体渗碳的物质传递数学模型和气体渗碳ＣＡＤ软件进行了两段渗碳工艺的数值模拟计算,对两段渗碳工艺强渗期和扩散期选择的自适应原则提出了疑问,证明了其不合理性。发现Ｓ１与Ｓ２之比是随着渗碳工艺条件和渗层深度而变化的。最终碳浓度分布曲线上碳平台的长度与渗层深度有关,可以此为判据,计算由强渗期转入扩散期的最佳时间,制定两段渗碳工艺,得到满意的渗碳层浓度分布。相应的试验证明了其合理性     

齿轮渗碳过程的有限元分析

根据齿轮的二段渗碳工艺建立了渗碳过程的有限元数学模型,结合具体的渗碳工艺条件,编制计算程序,进行了模拟分析,得出了渗碳过程的碳浓度分布;重点分析了渗碳过程齿轮表面及内部碳浓度的变化特点,在强渗期和扩散期内渗碳层深度的变化规律,并对渗碳层碳浓度分布的模拟结果进行了试验验证。     

20CrMnTi钢真空低压渗碳工艺及组织性能研究

研究了20Cr Mn Ti钢真空低压渗碳过程中渗碳温度和渗碳时间对渗层深度、渗层硬度分布和表面碳含量的影响,并分析了碳含量对渗层硬度分布的影响规律,比较了真空渗碳和气体渗碳两种渗碳工艺对盲孔结构的渗碳结果和渗层组织。结果表明,随渗碳温度的升高和渗碳时间的延长,渗层深度和表面碳含量增大,但表面硬度下降。碳含量对渗层硬度分布的分析结果表明,碳质量分数为0.78%时,渗碳层具有最高淬火硬度。对于盲孔结构,相较于气体渗碳,真空渗碳能显著减小渗层深度偏差,并改善渗层组织。     

气体渗碳CAD软件的试验验证

用20CrMnTi和20CrMo钢制的试样,根据渗碳层深度分别为1．2mm和1．4mm的齿轮的技术要求,在装备有气体渗碳动态碳势控制CAD软件的渗碳炉上分别进行了试验,对模拟结果进行了验证,证实了该软件功能强劲、控制准确。其表面碳浓度（质量分数）偏差＜0．05％;渗层内的碳浓度梯度曲线平滑,呈“S”平台分布;渗层深度为1．2mm和1．4mm时,渗层深度的偏差＜0．05mm。用该软件设计的渗碳工艺与实际检测结果能很好地吻合。     

航空轴承钢M50NiL真空低压渗碳热处理工艺研究

为探究渗碳全流程工艺对航空轴承用钢M50NiL渗层组织性能的影响规律，对M50NiL钢开展了真空低压渗碳热处理研究，分析了渗碳、淬火、冷处理和回火等工艺对渗层的组织演变及其对应硬度梯度分布的影响。结果表明，经渗碳淬火后，实验钢有效渗层深度为1.25 mm，随着碳浓度的降低，从渗层表面到芯部碳化物的体积分数和析出尺寸逐渐减小，显微硬度呈现逐渐下降趋势。冷处理工艺促使部分残余奥氏体组织转变为马氏体组织，进一步提高渗层整体硬度。经回火处理后，表面硬度有所降低。实验钢表面碳化物主要为Cr、V、Mo、Ni的碳化物。     

Research on Eddy Current Testing System of the Carburized Layer Depth of 20CrMnTi Steel

In this paper the carbon distribution in the carburized layer of 20CrMnTi steel was studied. The relationship between the depth of a carburized layer and the surface carbon distribution was established. Eddy current testing system of the case depth of this carburized steel was built by using ANSYS software as second development platform.     

渗碳件渗层碳浓度与硬度分布的模拟

零件渗碳后渗层的碳浓度分布可以用有限差分法预测，而碳浓度的高低决定了工件淬火后的硬度。根据试验数据建立了马氏体含碳量与硬度的函数关系，预测了圆柱形工件渗碳后的碳浓度分布和淬火后的硬度，硬度的预测结果与试验结果相吻合。     

合金钢渗碳层的现场检测

在生产现场,为较准确地测定渗碳层的深度,通常都是将试棒从渗碳炉中取出缓冷,以在渗碳层中得到平衡态组织。但是对于中、高合金钢,即使试棒从渗碳炉中取出缓冷,也得不到平衡态组织。在这种情况下,可根据渗碳层含碳量的变化与组织转变之间的对应关系,在现场快速、方便地测定渗碳层深度。     

渗碳淬硬层残余应力的分布特征

以17Cr2N i2Mo钢齿轮和20CrMnMo钢代表性试样为对象,测试了深层渗碳淬硬层的残余应力。对多种渗碳淬硬层残余应力的分布特征和对疲劳性能影响进行了比较研究。通过硬化层残余应力测试,掌握硬化层残余应力分布特征,可为较合理地确定重载大模数齿轮的有效硬化层深度提供技术支撑。     

On the Plasma （ion） Carburized Layer of High Nitrogen Austenitic Stainless Steel

The manganese concentration of austenltic stainless steel decreases from the inner layer towards the surface of the plasma (ion) carburized layer due to the evaporation of manganese from the specimen surface. The carbon concentration in the carburized layer is influenced by alloyed elements such as Cr, Ni, Si, and Mo, as well as Nitrogen. This study examined the effects of nitrogen on the properties of the carburized layer of high nitrogen stainless steel. Plasma (ion) carburizing was carried out for 14.4 ks at 1303 K in an atmosphere of CH4 H2 gas mixtures under a pressure of 350 Pa. The plasma carburized layer of the high nitrogen stainless steel was thinner than that of an austentric stainless steel containing no nitrogen. This suggested that the nitrogen raised the activity of carbon in the plasma carburized layer, GDOES measurement indicated that the nitrogen level in the layer did not vary after plasma (ion) carburizing.     

渗碳齿轮的感应加热淬火

渗碳件通常都是进行整体淬火回火。某产品的齿轮渗碳后整体淬火因畸变大而达不到要求。该齿轮渗碳后采用感应加热淬火,测定其硬化层的组织、硬度分布,并与经整体淬火的齿轮作比较。结果表明,经感应加热淬火的齿轮畸变小,可得到仿形的硬化层,硬化层性能与整体淬火后的相当。对于轻载荷零件,渗碳后感应淬火是可行的。     

合金结构钢渗碳淬火后渗层残余奥氏体的控制

低碳合金结构钢经渗碳或碳氦共渗和淬火后，其渗层组织中存在残余奥氏体，残余奥氏体量过多会使渗层硬度下降，从而影响零件的使用寿命。不同产品对残余奥氏体量的要求量是不同的，可采用相应的热处理工艺进行控制。残余奥氏体量一般采用金相法测定，介绍了检测残余奥氏体的相关标准。     

20钢渗碳淬火应力与畸变的有限元计算

介绍了淬火冷却过程中应力与畸变计算的基本原理，对20钢渗碳层中碳的分布进行了非线性回归处理，建立了渗层的碳分布模型。对20钢渗碳后的淬火应力与畸变进行了有限元计算。结果表明，淬火应力与畸变的计算结果与实际吻合。