Прогнозирование процессов формирования структуры и свойств в конструкционных сталях при азотировании

• Автор: Бай Фан
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

• [ ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБОЗОР

1.1. Система железо-азот

1.2. Основные закономерности формирования структуры диффузионной зоны при азотировании

1.2.1. Фазовый состав и структура азотированного слоя

1.2.2. Кинетические закономерности роста азотированного слоя

1.3. Современные представления о формировании структуры

азотированного слоя легированных сталей

1.3.1. Формирование представлений о процессе азотирования

1.3.2. Влияние легирования на структуру диффузионной зоны при

азотировании

1.3.3. Влияние предварительной термической обрабоки на структуру
« диффузионной зоны при азотировании
1.4. Моделирование процесса азотирования как средство обобщения и
прогноза результатов исследований
1.5. Выводы по первой главе
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методика подготовки образцов для проведения исследований
2.2. Методика структурных исследований
2.3. Методика исследования свойств азотированного слоя
2.3.1. Определение твердости по Виккерсу
2.3.2. Определение микротвердости
2.4. Статистическая оценка результатов эксперимента
3. РАЗРАБОТКА ДИФФУЗИОННОЙ МОДЕЛИ ПРИ
АЗОТИРОВАНИИ
3.1. Математическая модель процессов диффузионного насыщения
3.1.1. Уравнения диффузии и граничные условия
« 3.1.2. Решение диффузионной задачи методом конечных разностей

3.2 Методические особенности построения задачи моделирования
процессов диффузии в твердых растворах
3.3. Методические особенности построения разностной схемы и
решения задачи моделирования процессов диффузионного насыщения в многофазных системах
3.3.1. Описание границы между фазами в диффузионной зоне
соответствующим изменением коэффициента диффузии
3.3.2. Использование схемы с “накопителем” при реализации процесса
моделирования диффузионных процессов в многофазных системах
3.4. Реализация математической модели процессов диффузионного
насыщения в редакторе Excel 2003 с использованием языка программирования Visual Basic 6
3.5. Выводы по третьей главе
4. ПРОВЕРКА МОДЕЛИ НА АДЕКВАТНОСТЬ И
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА АЗОТИРОВАНИЯ
4.1. Анализ сходимости и определение условий получения точного
результата
4.1.1. Оценка ошибки при переходе от дифференциальной формы
уравнений к конечноразностным
4.1.2. Влияние параметров конечно-разностной схемы на погрешность
моделирования
4.2. Проверка модели на адекватность с точки зрения закона
сохранения вещества
4.3. Проверка результатов моделирования в других системах на
адекватность
4.4. Моделирование диффузионных процессов в многофазных
системах
4.5. Выводы по четвертой главе
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

5.4 6.

КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ В МНОГОФАЗНЫХ
СИСТЕМАХ
Анализ возможностей определения коэффициентов диффузии в
фазах в многофазных системах
Построение локальной математической модели и определение
коэффициентов диффузии
Планирование и проведение численного эксперимента с анализом
результатов моделирования
Постановка и решение оптимизационной задачи для определения коэффициентов диффузии путем сравнения экспериментальных и
расчетных данных
Графический метод расчета коэффициентов диффузии в
фазах
Выводы по пятой главе
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРОВАНИЯ НА КИНЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА
АЗОТИРОВАНИЯ
Исследование влияния легирования на строение диффузионной
зоны после азотирования
Исследование влияния легирования на коэффициенты диффузии
азота в фазах при азотировании
Выводы по шестой главе
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ИССЛЕДОВАННЫХ СПЛАВОВ ПОСЛЕ
АЗОТИРОВАНИЯ
Влияние предварительной термической обработки на свойства
исследуемых сплавов
Влияние предварительной термической обработки на структуру и свойства исследуемых сплавов после азотирования

текущего времени и другие необходимые для расчета данные. Также установлены на поле листа кнопки для установления начальных условий (макрос ОЬпи1еше) и запуска процедуры (макрос гашепа).
Особенности схемы реализации, связанные с возможностью численного отображения результатов на каждом временном шаге расчета, позволяют графически отображать насыщение в реальном времени, что весьма наглядно иллюстрирует процесс роста диффузионного слоя.
З.З.Методические особенности построения разностной схемы и решения задачи моделирования процессов диффузионного насыщения в многофазных системах
В условиях многофазной диффузии, т.е. при диффузии элемента с ограниченной растворимостью в матрице, кроме начальных и граничных условий необходимо задать условия сопряжения сосуществующих фаз. Эти условия должны определять состояние сосуществующих фаз, которые возникают и видоизменяются в процессе диффузии. К таким условиям относятся значения коэффициентов диффузии элемента в фазах, области концентраций, в пределах которых существуют фазы. Условия сопряжения должны также определять специфику массопереноса в окрестности межфазной границы.
В условиях многофазной диффузии процесс моделирования и решение задачи осложняется из-за изменения коэффициента диффузии при переходе межфазной границы. При переходе межфазной границы значение коэффициента диффузии может изменяться непрерывным образом скачкообразно от значения, соответствующего коэффициенту диффузии в одной фазе до значения в другой (см. рис. 3.3).
Характер распределения концентрации диффундирующего элемента в этом случае может быть представлен схемой, изображенной на рис. 3.3.