高合金钢过饱和固体渗碳的计算机模拟

本文讨论了高合金钢过饮和渗碳过程,提高了计算高合金钢固体渗碳的碳浓度分布的数学模型,以此模型对3Cr13和Cr10固体渗碳的碳浓度分布进行了计算机模拟。模拟结果与相应的实验结果基本吻合,表明了本文的数学模型及方法是可行的。     

高合金钢超饮和渗碳过程及其数学模型

讨论了高合金钢超泡和渗碳过程，并在此基础上初步建立了计算高合金钢超饱和渗碳层碳含量分布曲线的数学模型。     

合金钢气体渗碳淬火过程的计算机模拟

以合金钢齿轮18Cr Ni Mo7为设计原型,通过合金渗碳建模、渗碳淬火过程的计算机模拟得到了合金齿轮不同区域的渗碳变化规律,并采用有效硬化层法、金相法和化学剥层法得到了实际渗碳过程中的渗碳层深度与碳浓度分布特征。结果表明,随着距离合金齿轮表面距离的增加,碳含量逐渐降低;采用化学分析法测得的不同部位的碳含量分布与计算机模拟结果吻合。可以通过计算机模拟的方法预测渗碳工艺条件下最终热处理完成后有效硬化层的深度,这样就可以增加生产效率。     

高合金钢超饱和渗碳过程及其数学模型

讨论了高合金钢超饱和渗碳过程，并在此基础上初步建立了计算高合金钢超饱和渗碳层碳含量分布曲线的数学模型。     

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。     

大型重载零件高浓度深层渗碳渗层硬度分布的计算机模拟

在对高浓度深层渗碳的特点进行分析的基础上,考虑到碳化物的析出与溶解、温度及碳浓度对扩散行为的影响,气氛环境对相界面碳传递过程的影响,淬火烈度对渗碳层冷却效果的影响,提出了一种新的模拟高浓度深层渗碳渗层硬度分布的方法。     

渗碳浓度场的有限元法计算机模拟

用有限单元法对齿条及工件的尖角部位渗碳浓度场进行计算机模拟，计算结果以等浓度曲线形式直观表示。在模拟结果的基础上，可根据工件的服役条件进行渗碳工艺优化设计，对于改善渗碳件的碳浓度分布提高渗碳工件的使用寿命定能提供很大帮助。     

Fe-5.7V合金碳化物析出渗碳处理后的等温退火

用定碳仪测定了Fe-5.7V合金碳化物析出渗碳处理后的碳浓度分布,用金相显微镜及扫描电镜分析和比较了等温退火前后渗碳层的组织变化.结果表明,Fe-5.7V合金渗碳后,最表层的碳浓度为2.0%,随距表面距离的增加,碳浓度逐渐降低,渗层深度为1.05 mm.渗碳处理后的Fe-5.7V合金经950℃×9 h等温退火后,γ+V4C3相区及α+V4C3相区都向心部推进,而且渗碳层中的碳化物尺寸明显细化、均匀,碳化物数量也明显增多.     

Numerical Simulation of Internal Oxidation of Steels during Annealing Treatments

This paper presents a new model for simultaneous diffusion and precipitation of chemical elements in metallic matrices, a scheme for its numerical solution, and several applications to problems of internal oxidation. The model basically stands as an extension of the classical Wagner model for internal oxidation of steels, but is more much general in that it allows for an arbitrary number of diffusing chemical elements, an arbitrary number of precipitate phases with arbitrary compositions, dependence of diffusion coefficients and solubility products upon (time-dependent) temperature, etc., thus allowing for a much broader range of applications. As a counterpart, it is generally impossible to solve the complex, non-linear equations of the model analytically, but this can be done numerically. The simple but efficient numerical scheme proposed is based on explicit 1D finite differences. Experience has shown that this scheme, in spite of its rusticity and the restrictions it imposes on the time-step, is more efficient than more elaborate strategies based on the finite-element method. The applications presented are concerned with internal oxidation of steels during annealing processes. The model and associated numerical scheme allow for evaluation of the amounts of the various oxide precipitates in the external layer of the sheet. This opens the way, through numerical parametric studies of the influence of the process parameters and the chemical composition, to the improvement of existing treatments and the development of new steel grades.     

Carburization kinetics of heat-resistant steels

A series of 21 commercial austenitic heat-resistant alloys was carburized in H₂-C₃H₆ atmospheres which were reducing to Cr₂O₃ and SiO₂ and which provided a carbon activity of one. Reactions were carried out at 900T1100°C and the resulting depth of carburization was measured metallographically. All alloys showed parabolic carburization kinetics after an initial brief period, at low temperatures, of more rapid reaction. The apparent activation energies for carburization are discussed in terms of carbon solubilities and diffusion coefficients. It is concluded that Wagner's theory of internal oxidation is quantitatively applicable to simple alloys but not to alloys which contain additions of reactive elements. The effectiveness of additions of niobium, aluminum, titanium, and silicon is demonstrated and is discussed in the context of Wagner's theory.     

锆合金氧化膜在真空退火过程中的氧扩散行为

针对已预腐蚀生成一定厚度氧化膜的Zr-Sn-Nb合金,研究了其在不同温度下进行真空热处理过程中的氧扩散动力学及亚稳相演变行为。结果表明,真空退火后氧化膜变薄,氧在氧化锆基体中的扩散增强,并计算了特定合金中氧的扩散系数。退火后微观化学分析表明亚稳相层厚度增加。固溶氧锆基体(Zr(O))层也明显增厚。针对该现象,讨论了对应氧扩散及亚稳相形成过程：该扩散极为可能是由ZrO₂和(Zr(O))之间存在的氧含量梯度以及锆基体的高氧溶解度造成,受抑制的氧化速率将促进亚稳相的生长。在实际水腐蚀情况下,氧化及氧化膜向基体溶解过程应该是共存的。当氧化速率受限时,氧化膜向基体溶解作用将增强,有利于形成较厚的亚稳层。     

几种渗碳钢的静弯和冲击特性

用无缺口和有缺口试样研究了几种渗碳钢的静弯特性和冲击特性，结果表明，渗碳层由表及里成分和组织的变化使缺口深度性能的影响规律复杂化，塑性和韧性越差的钢其缺口脆化作用越小，从而使缺口性能上的差异比无缺口时性能上的差异变小，从静弯强度，挠度，弹塑性功，裂纹扩展功以及缺口冲击韧性等几个方面综合考虑，２０Ｃｒ２Ｎｉ４Ａ和１７ＣｒＮｉ２Ｍｏ钢的性能优异，２０ＣｒＭｎＴｉ钢较差，性能最差的是２０ＣｒＭｎＭｏ钢，     

强化均匀化对7B04铝合金铸态组织与性能的影响

研究了强化均匀化 (大幅度延长均匀化时间 ,略高于传统均匀化温度 )对 7B0 4铝合金铸态组织和性能的影响。结果表明 :在 4 6 8℃× 4 8h的均匀化制度下 ,材料的铸态组织得到明显的改善 ,非平衡凝固形成的多相组织基本上转变成均匀化组织 ,材料的伸长率较传统均匀化提高 14 % ,为后续压力加工和热处理奠定了基础。     

表面扩渗Al,Zn处理对ZM5镁合金性能的影响

通过铝锌(Al,Zn)混合粉对ZM5镁合金进行了表面固态扩渗铝锌(Al,Zn)处理,在衬底形成了Mg-Al-Zn合金层.研究结果表明:Mg-Al-Zn合金层主要由Mg-Al-Zn固溶体和Mg-Al-Zn金属间化合物(Al6Mg10Zn,Al5MgllZn4)组成,该合金层不仅使ZM5镁合金表面合金层显微硬度显著提高,而且在盐水浸泡腐蚀过程中,在衬底与腐蚀介质之间起到了良好的屏障作用,从而赋予试样良好的腐蚀性能.     

渗碳处理对TiAl基合金抗氧化性的影响

研究了渗碳处理对Ｔｉ－３４ｗｔ％Ａｌ二元合金抗氧化性的影响，试验结果表明，表面渗碳处理能够有效地提高ＴｉＡｌ基合金的抗氧化性。     

AZ81镁合金表面固态扩渗Al、Zn渗层形成机理

目的通过表面固态扩渗合金化技术获得金属扩渗涂层,研究扩渗涂层的形成机理。方法在390℃对AZ81镁合金表面固态扩渗Al和Zn,通过X射线衍射仪和光学显微镜,对扩渗合金层的物相结构和形貌进行分析,通过建立扩渗过程模型研究其扩渗形成机理。结果扩渗时间为4~8 h时,合金扩渗层中除了AZ81镁合金的原始相a-Mg+Mg_(17)Al_(12)外,还会发生Mg_(0.97)Zn_(0.03)→Mg_7Zn_3+Mg_2Zn_3+Mg_2Zn_(11)+AlMg_2Zn→Mg_(32)(Al,Zn)_(49)+AlMg_4Zn_(11)+AlMg_2Zn等变化。Al和Zn初始阶段在AZ81镁合金表面的扩渗机理为空位扩散,Al和Zn固溶于镁合金基体表面,Zn原子首先达到最大固溶度,Mg和Zn反应生成化合物。但在390℃下扩渗,Mg和Zn的化合物不稳定,会发生分解,形成更稳定的Mg-Al-Zn化合物。Mg-Zn化合物出现后,渗层的形成机理表现为空位扩散+反应扩散+熔化分解,Mg-Zn化合物的熔化分解加速了扩散和反应扩散的进程。结论 AZ81镁合金表面固态扩渗金属Al和Zn,在同一扩渗温度下,随扩渗时间的延长,渗层的厚度、相组成、大小、形貌逐渐发生变化,扩渗合金层的主要形成机理由物理扩散转变为反应扩散。