合金系数对渗碳速度的影响？

Consultanting

请问合金系数影响表面含碳量，也影响扩散系数D吗？怎样影响？谢谢！

Consultanting

没有专家研究过合金系数对渗碳速度的影响吗？

cnszgong

Consultanting 发表于 2020-11-29 06:36
没有专家研究过合金系数对渗碳速度的影响吗？

做过对比分析

Consultanting

感觉好像有一点影响，但影响不大。

cnszgong

     其实渗碳速度是没有差异的，扩散定律可以证明这一点。合金系数其实是影响了材料表面奥氏体中的合金碳浓度。通常来说合金系数越大，那么在相同的炉气碳势下，材料表面所能达到的合金碳浓度也就越大。这样就给人一种假象，也就是说合金系数越大“渗碳速度越大”。
     当然合金系数越大“渗碳速度越大”这个工具也是可以被利用的，比如 合金系数不同的多种材质搭炉一起渗碳，那么在考虑多种材料一起渗碳的时候可以利用这个工具来大致判断不同材质所能达到的渗碳深度。
     但是真实情况是，渗碳速度是没有差异的，也就是说如果能够使得不同材质使用相同的渗碳工艺（渗碳温度、合金碳势、时间）那么材料表面所得到的渗层深度是一样的。

cnszgong

cnszgong 发表于 2020-11-29 22:15
其实渗碳速度是没有差异的，扩散定律可以证明这一点。合金系数其实是影响了材料表面奥氏体中的合金碳 ...

在采用相同渗碳工艺的前提下，（同一牌号材料）真正对材料渗层深度有影响的是材料本身基体的初始碳浓度。
这个可以通过菲克定律去证明的 。

Consultanting

讲得非常好，谢谢！

Consultanting

cnszgong 发表于 2020-11-29 22:24
在采用相同渗碳工艺的前提下，（同一牌号材料）真正对材料渗层深度有影响的是材料本身基体的初始碳浓度。 ...

您好！研究过Ti对合金系数的影响吗？如果考虑T的影响，古纳森公式应该怎样改进？

wanggong

Consultanting 发表于 2020-11-30 10:54
您好！研究过Ti对合金系数的影响吗？如果考虑T的影响，古纳森公式应该怎样改进？ ...

古纳森公式是怎么样的？

wanggong

cnszgong 发表于 2020-11-29 22:15
其实渗碳速度是没有差异的，扩散定律可以证明这一点。合金系数其实是影响了材料表面奥氏体中的合金碳 ...

有点绕圈圈了，没有完全明白。
A:合金系数不同的多种材质搭炉一起渗碳，那么在考虑多种材料一起渗碳的时候可以利用这个工具来大致判断不同材质所能达到的渗碳深度。
B:如果能够使得不同材质使用相同的渗碳工艺（渗碳温度、合金碳势、时间）那么材料表面所得到的渗层深度是一样的。
一个意思？两个意思？

wanggong

Consultanting 发表于 2020-11-29 22:13
感觉好像有一点影响，但影响不大。

合金元素能不能够以碳当量的方式来考虑？折换成碳当量。首先合金元素变化量不是很大，然后碳当量系数很小，所以有影响但影响不大。

cnszgong

Consultanting 发表于 2020-11-30 10:54
您好！研究过Ti对合金系数的影响吗？如果考虑T的影响，古纳森公式应该怎样改进？ ...

      在常规的渗碳加工条件下是不会考虑Ti的影响的。常规用来计算合金系数只考虑了Si、Cr、Mn、Ni、Mo这几个常见元素，Ti在常用渗碳钢中化学成分所占的比例（质量分数）往往都不会很多，而且对比一些渗碳模拟软件中计算出的合金系数最多也就精确到小数点后三位（如20CrNi2Mo合金系数是0.981），某国外渗碳模拟软件中计算出的合金系数只精确到小数点后两位数（如20CrNi2Mo合金系数是0.98）。其实一般仿真模拟软件计算合金系数不需要精确到小数点后三位也能满足常规渗碳需求了。

cnszgong

wanggong 发表于 2020-12-2 08:26
有点绕圈圈了，没有完全明白。
A:合金系数不同的多种材质搭炉一起渗碳，那么在考虑多种材料一起渗碳的 ...

A 多种材质搭炉一起渗碳，用炉气碳势来表示工艺碳势，当合金系数越大，零件表面得到的（合金）碳浓度也就越高，即合金系数越大“渗速”越大。
B 其实是合金碳浓度（合金碳势）来表示工艺碳势，这样可以用标准化工艺来对不同牌号的材质用同一张工艺来进行渗碳加工。

Consultanting

cnszgong 发表于 2020-12-2 23:19
在常规的渗碳加工条件下是不会考虑Ti的影响的。常规用来计算合金系数只考虑了Si、Cr、Mn、Ni、Mo这 ...

您好！实际生产中有过验证吗？不会是欧洲的材料中没有Ti，古纳森先生没有考虑吧？谢谢！

cnszgong

Consultanting 发表于 2020-12-3 09:45
您好！实际生产中有过验证吗？不会是欧洲的材料中没有Ti，古纳森先生没有考虑吧？谢谢！ ...

    国外的渗碳钢中含Ti的牌号好像很少，国内的渗碳钢如20CrMnTi、20MnTiB等Ti含量是很少的，基本上在0.04%~0.10%之间，即使这个Ti含量参与合金系数的计算，那对最终合金系数计算结果的影响也是微乎其微的（可以忽略不计），最多也就是影响合金系数小数点后第三位的值。而实际生产中客户对产品的表面合金碳浓度一般也只要求控制在小数点后两位。常见的如要求表面（合金）碳浓度在0.80%~1.00%之间。
     目前控制精度比较高的渗碳热处理设备的控制精度要求已经能够满足表面（合金）碳浓度控制在小数点后两位了。     我个人观点：渗碳钢中加入更多的Ti元素不一定对材料本身有好处，因为在材料冶炼时Ti很容易和其他化学成分结合形成Ti的化合物夹杂、也就是脆性夹杂物（形态上带尖角的居多），而这种夹杂物对渗碳钢渗碳淬火以后、零件所服役的使用环境来说是有害的，所以国外很少会采用含Ti较高的材料做渗碳零件。

Consultanting

说得非常有道理。多谢解惑！

Wangqinghua196

Consultanting 发表于 2020-12-4 06:35
说得非常有道理。多谢解惑！

关于合金元素Ti对渗碳速度的影响，有一组数据是：含Ti=0.05% (质量)时，碳势为0.8%C的话，增加0.02%C；碳势为1.0%C的话，增加0.06%C。

qsxxwd

合金系数对渗速是有影响的，因其影响碳浓度梯度，从而碳扩散系数是有影响的。

simplence

两方面的影响：（1）改变了固气两相平衡时的碳浓度，也就是固体表面的碳浓度。以水为例便于讲解，纯水加入其它溶质会改变它的的饱和蒸汽压（气液平衡时的水蒸气分压），固体和气体反应时也有同样的现象，例如钢铁渗碳时，合金元素Cr会使得固体表面的碳浓度高于气体的碳势值，相反，合金元素Ni则会使其低于气体碳势值；（气体碳势是以纯γ-Fe来计算的）（2）合金元素会改变钢中碳的扩散系数，而扩散系数关系到渗碳速度。以菲克定律求解的渗碳半无限长模型中，任意位置的碳浓度C（x，t）是表层碳浓度Cs、基体碳含量Co、碳扩散系数D、渗碳时间t、位置x的函数，其中在保持其它各变量相同的情况下，扩散系数D增大，导致渗碳时间t缩短。

cnszgong

simplence 发表于 2021-6-26 12:54
两方面的影响：（1）改变了固气两相平衡时的碳浓度，也就是固体表面的碳浓度。以水为例便于讲解，纯水加入 ...

是的，这也是不同材料搭炉一起渗碳的时候看到的结果。