变扩散系数离子渗氮模型的建立与验证

摘要

在离子渗氮过程中,扩散系数D是随氮质量分数而变化的. 结合这一情况,利用Crank-Nicolson差分方程,并假定工件的硬度值与其含氮量是成正比关系,建立基于变扩散系数的离子渗氮的新模型,并利用Matlab工具对其进行计算机模拟及实验验证. 结果表明,20CrMnTi渗氮8和10 h后,实测的横截面显微硬度曲线与通过本模型计算而得的硬度曲线较好地相符;本模型成功地模拟了离子渗氮过程的氮质量分数变化. 同时,随着时间的延长,迭代法对误差进一步放大. 本模型只需通过简单易行的硬度测量,即可对离子渗氮过程的氮质量分数分布进行定量地预测,获得较为满意的结果,对指导生产具有很大的意义.