渗碳过程数值模拟及软件开发

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1、河南科技大学硕士学位论文渗碳过程数值模拟及软件开发姓名：王祝伟申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：王顺兴2003.4.15黟‘515703摘要气体渗碳过程数值模拟及软件开发摘要渗碳可以显著地提高零件的表面硬度、耐磨性和疲劳强度等力学性能，是目前工业上应用非常广泛的化学热处理技术。随着计算机的发展和应用的不断普及，对渗碳过程进行数值模拟和软件开发已成为当前渗碳技术研究的重要方向。本文对具有代表性的渗碳用钢20、20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA钢在多用炉和连续炉中进行了渗碳处理，并进行了渗碳后不同温度的淬火回火处理。并对渗碳层组织

2、、碳浓度分布、硬度分布进行了测试和分析，为建立和检验数学模型提供了依据。在上述试验基础上，建立了：(1)一维气体渗碳数值计算数学模型；(2)硬度预测数学模型；(3)反计算碳的扩散系数和传递系数的数学模型：(4)渗碳工艺优化数学模型。根据上述模型，用VisualC++6．0开发了相应软件。该软件具有界面友好、使用方便、速度快、功能全等特点。试验结果表明，本文编制的软件可以根据渗碳后的碳浓度分布和硬度分布数据计算出模拟计算和硬度预测中所需要的计算参数，从而解决了模拟计算中的关键技术问题及渗碳工艺优化的计算机自动设计，用户输入如表面硬度、有效硬化层深度

3、等技术指标，就能自动设计出渗碳工艺。文中还讨论了碳的扩散扩散系数与碳浓度关系的“阶跃”性，即碳的扩散系数与碳浓度关系的非连续变化问题，并讨论了渗碳层硬度硬度的预测及预测的准确性问题。关键词：渗碳，数学模型，软件，工艺设计，扩散系数，传递系数塑塑型垫查堂登主兰堡堡茎一。———Numerica

4、SinluIatingofGas0arburizingProcesSandtheDeveIopmentofSoftwareABSTRACTThecarburization，whichcangreatlyimprovethesurfacehardnessanda

5、ntifrictionandthefatiguestrength，isoneofchemicalheattreatmenttechnologyappliedextensivelyinindustryatpresent．Withdevelopmentandpopularityofcomputer，numericalsimulatingofcarburizingProcessandthedevelopmentofsoftwareisaimportantresearchfiled．TheropresentatiVecarburizingsteel20，

6、20Cr，20CrMnTiand18Cr2Ni4WAwerecarburizedinmulti—usagefurnaceandcontinuousfurnace。Andthentheywerequenchedatdifferenttemperaturesandtemperedatl60℃。Itprovideddataforbuildingandtestingmathematicmodeltotestandanalyzetheorganizationandthedistributionofcarbonconsistencyandhardness．O

7、nthebasisoftesting，thefollowingitemsarebuilt．(1)Thenumericalcalculationofgascarburizinginonedimension．(2)Themathematicmodelofpredictinghardness．(3)Themathematicmodelofreversingtocalculatethediffusecoefficientofcarbonandthetransferringcoefficient。(毒≥Themathematicmodelofoptimiz

8、ingthecarburizingtechnology．Accordingtotheabovemodel．thecorrespondingsoftwarewasdevelopedusingVisualC++6．0Thissoftwarehasthefollowingcharacters：friendlyinterface，convenienceusage，highspeedandfullfunctionsere．TheTestingresultsindicatethatthissoftwareprogrammedinthisarticlecanc

9、alculateparameterswhichisneededforsimulatingandpredictionofhardnesso