شبیه سازی نفوذ نیتروژن درحضور تله های دوتایی کروم و نیکل در فرایند نیتروژن دهی پلاسمایی فولاد زنگ نزن آستنیتی

توزیع غلظت نیتروژن در فرایند نیتروژن دهی پلاسمایی فولاد زنگ نزن آستنیتی، با در نظر گرفتن اتم های کروم و نیکل به عنوان تله های دو تایی در مدل به دام افتادن رها شدن، شبیه سازی شده است. معادلات نفوذ در شرایط فرایند بسط داده شد و روابط دیفرانسیلی حاصل، با روش تفاضل محدود و برنامه نویسی رایانه ای، به صورت عددی حل شدند. مقایسه نیم رخ غلظت حاصل با داده های گزارش شده از نیتروژن دهی پلاسمایی فولادهای زنگ نزن آستنیتی AISI 304Lصحت مدل را تایید کرد. اثر متغیر زمان بر غلظت سطحی و عمق نفوذ نیتروژن بررسی شد. غلظت سطحی نیتروژن در 5 ساعت نیتروژن دهی پلاسمایی حدود 27 درصد اتمی و عمق نفوذ حدود 10 میکرومتر محاسبه شد. ضریب نفوذ نیتروژن در فاز آستنینت انبساط یافته در دمای 450 درجه سانتی گراد cm2/s 8/59×10(-12) به دست آمد. افزایش زمان نیتروژن دهی تا حدود 300 دقیقه، باعث افزایش غلظت سطحی نیتروژن تا حدود 30 درصد اتمی می شود و پس از آن غلظت سطحی مستقل از زمان ثابت می ماند. عمق نفوذ نیتروژن با افزایش زمان به صورت سهمی افزایش می یابد.

Keywords:

فولاد زنگ نزن آستنیتی , نیتروژن دهی پلاسمایی , مدل به دام افتادن رها شدن , تله های دو تایی , نفوذ