基于渗碳过程的数学模型,取球体的1/4建立几何模型,利用ANSYS有限元分析软件对20钢渗碳过程中温度场和应力场进行数值模拟,得到了渗碳60 s后的温度场云图,将温度场模拟求得的节点温度作为体载荷施加到应力分析中,得到了应力场的模拟结果,并对模拟结果进行试验验证.结果表明:渗碳5h后渗层深度的模拟结果为0.13 mm,与试验结果(0.11 mm)基本一致,证明了温度场模拟结果可靠；渗碳后20钢表面为拉应力,越往里应力不断减小,心部为稳定的应力状态；渗碳5h后,表面应力达到3.5×108Pa.
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