Введение
1. Литературный обзор 11
1.1. Система железо-азот 11
1.2. Основные закономерности формирования структуры диффузионной зоны при азотировании 14
1.2.1, Фазовый состав и структура азотированного слоя 14
1.2.2. Кинетические закономерности роста азотированного слоя 18
1.3. Современные представления о формировании структуры азотированного слоя легированных сталей 21
1.3.1. Формирование представлений о процессе азотирования 21
1.3.2. Влияние легирования на структуру диффузионной зоны при азотировании 23
1.3.3. Влияние предварительной термической обрабоки на структуру диффузионной зоны при азотировании 25
1.4. Моделирование процесса азотирования как средство обобщения и прогноза результатов исследований 27
2. Материалы и методы исследования 36
2.1. Методика подготовки образцов для проведения исследований 36
2.2. Методика структурных исследований 37
2.3. Методика исследования свойств азотированного слоя 37
2.3.1. Определение твердости по Виккерсу 37
2.3.2, Определение микротвердости 38
2.4. Статистическая оценка результатов эксперимента 39
3. Разработка диффузионной модели при азотировании 41
3.1. Математическая модель процессов диффузионного насыщения 41
3.1.1, Уравнения диффузии и граничные условия 41
3.1.2. Решение диффузионной задачи методом конечных разностей 43
3.2 Методические особенности построения задачи моделирования процессов диффузии в твердых растворах 46
3.3Методические особенности построения разностной схемы и решения задачи моделирования процессов диффузионного насыщения в многофазных системах 50
3.3.1. Описание границы между фазами в диффузионной зоне соответствующим изменением коэффициента диффузии 52
3.3.2. Использование схемы с "накопителем" при реализации процесса моделирования диффузионных процессов в многофазных системах 63
3.4 Реализация математической модели процессов диффузионного насыщения в редакторе Excel 2003 с использованием языка программирования Visual Basic 6.3 66
4 Проверка модели на адекватность и моделирование процесса азотирования 70
4.1Анализ сходимости и определение условий получения точного результата 70
4.11. Оценка ошибки при переходе от дифференциальной формы уравнений к конечноразностным 72
4.12. Влияние параметров конечно-разностной схемы на погрешность моделирования 74
4.2 Проверка модели на адекватность с точки зрения закона сохранения вещества 81
4.3Проверка результатов моделирования в других системах на адекватность 83
4.4Моделирование диффузионных процессов в многофазных системах 85
5 Коэффициентов диффузии в многофазных системах 91
5.1. Анализ возможностей определения коэффициентов диффузии в фазах в многофазных системах 91
5.2. Построение локальной математической модели и определение коэффициентов диффузии 92
5.2.1. Планирование и проведение численного эксперимента с анализом результатов моделирования 94
5.2.2. Постановка и решение оптимизационной задачи для определения коэффициентов диффузии путем сравнения экспериментальных и расчетных данных 98
5.3 Графический метод расчета коэффициентов диффузии в фазах 100
6. Исследование влияния легирования на кинетические параметры процесса азотирования 102
6.1. Исследование влияния легирования на строение диффузионной зоны после азотирования 102
6.2. Исследование влияния легирования на коэффициенты диффузии азота в фазах при азотировании 105
7. Исследование влияния предварительной термической обработки на структуру и свойства исследованных сплавов после азотирования 107
7.1. Влияние предварительной термической обработки на свойства исследуемых сплавов 107
7.2. Влияние предварительной термической обработки на структуру и свойства исследуемых сплавов после азотирования 110
7.3. Выводы по седьмой главе 126
8. Исследование факторов упрочнения диффузионной зоны при азотировании 127
8.1. Анализ возможности образования нитридов хрома в диффузионной зоне при азотировании на основе теории 128 флуктуации концентрации
8.2. Роль алюминия в структурообразовании в диффузионной зоне при азотировании 145
8.3. Разработка системы прогнозирования распределения твердости по глубине диффузионной зоны в зависимости от факторов технологии 146
Общие выводы 152
Список литературы 154
