不锈钢低温气体渗碳的C浓度与扩散应力测量与计算

金属学报, 2014, 50(4): 409-414. doi: 10.3724/SP.J.1037.2013.00537

不锈钢低温气体渗碳的C浓度与扩散应力测量与计算

王艳飞 ^1, , 巩建鸣 ^2, , 荣冬松 ^3, , 高峰 ^4,

1.南京工业大学机械与动力工程学院,南京,211816

2.南京工业大学机械与动力工程学院,南京,211816

3.南京工业大学机械与动力工程学院,南京,211816

4.南京工业大学机械与动力工程学院,南京,211816

基金项目: Innovation Project for College Graduates of Jiangsu Province(CXZZ11_0420) 江苏省普通高校研究生创新计划资助项目CXZZ12_0420

关键词：低温气体渗碳 , 316L奥氏体不锈钢 , C浓度 , 扩散应力

MEASUREMENT AND CALCULATION OF CARBON CONCENTRATION AND DIFFUSION-INDUCED STRESS IN STAINLESS STEEL AFTER LOW TEMPERATURE GAS CARBURIZING

Keywords： low temperature gas carburizing , 316L austenitic stainless steel , carbon concentration , diffusion-induced stress

开展316L奥氏体不锈钢块状试样低温气体渗碳实验,测量渗碳层内沿深度方向的C浓度和应力的大小及分布;基于应力-扩散耦合作用理论,建立渗碳后渗碳层内的C浓度和应力分布的计算模型,利用该模型计算上述渗碳实验后试样沿深度方向的C浓度和应力分布,并将模型计算结果和实验结果进行比较.结果表明,低温气体渗碳后钢在表层产生一层含高C浓度的渗碳层,渗碳层内重现高的压应力,C浓度和压应力均在表面处最大,随着深度的增加而逐渐降低,压力和浓度的大小之间呈直线关系;考虑应力-扩散的耦合作用的扩散计算模型计算得到的C浓度分布和实验测量结果符合的较好,表明扩散引起的应力在低温气体渗碳的C扩散中扮演重要角色;扩散压应力的产生显著增加了C的表观扩散速度,在低温气体渗碳等类似的渗碳或氮的扩散机制研究中,需考虑扩散引起的扩散压应力与扩散之间的相互作用关系.

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