弹簧钢等温加热过程脱碳行为的数值模拟

作     者：袁伟 陈银莉 杨毅 邱雷 李辰宁 YUAN Wei;CHEN Yinli;YANG Yi;QIU Lei;LI Chenning

作者机构：北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 

出 版 物：《轧钢》 (Steel Rolling)

年 卷 期：2024年第41卷第3期

页      面：69-77页

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：十三五重点研发计划项目(2017YFB0304602) 

主　　题：脱碳 氧化 数值模拟 弹簧钢 碳扩散 

摘      要：弹簧钢表面脱碳是影响其疲劳寿命的主要原因,对此诸多学者提出了各种模型来模拟其脱碳行为。考虑脱碳过程中的氧化行为,提出了一种基于有限容积法的弹簧钢钢坯二维氧化-脱碳综合模型。对空气气氛下的55SiCr弹簧钢进行等温加热实验,在950~1150℃等温30~150 min条件下,氧化层厚度随时间变化规律呈抛物线趋势,根据实验结果建立了55SiCr弹簧钢氧化层厚度计算模型;依据菲克第二定律,建立了55SiCr弹簧钢二维脱碳数学模型,将两个模型相结合,得到其钢坯二维氧化-脱碳综合模型。该模型可以定量描述加热温度和保温时间对弹簧钢表面脱碳的影响,并将脱碳模型的预测结果与实验结果进行对比,验证了该模型的有效性。