316L奥氏体不锈钢低温表面渗碳的数值分析

摘要: 针对316L奥氏体不锈钢表面强化，进行了低温表面渗碳实验并测量了渗后试样渗碳层内C浓度沿深度方向的分布。建立了以“陷阱-去陷阱”质量传递机制为基础的动力学模型，该模型认为Cr原子在C的扩散过程中对C原子具有陷阱作用，利用该模型计算出渗后试样中C浓度沿渗层深度方向的分布，并与实验结果进行比较。结果表明，实验测得的C浓度沿渗层深度方向的分布形状呈现凸状，与简单Fick定律得出来的结果不同，而基于“陷阱-去陷阱”模型得到的计算结果与实验结果符合较好，表明陷阱作用在C扩散过程中扮演着重要的角色。Cr原子通过对C原子陷阱作用，会降低C的扩散系数，且对实验数据拟合得到C的去陷阱摩尔激活能为1.65 kJ/mol。所提出模型仅适用于未发生碳化物析出的低温渗碳，且并未考虑扩散应力的影响。