袁 丽， 贺笃鹏， 何 欣， 秦湘阁

(1. 佳木斯大学 材料科学与工程学院， 黑龙江 佳木斯 154007；2. 中国钢研科技集团有限公司， 北京 100081)

随着高温高速环境下航空发动机推重比和功率比要求的不断提高，航空发动机齿轮必须承受复杂的应力、应变、接触疲劳、弯曲疲劳和磨损[1]。渗碳可以大大改善齿轮的表面性能，广泛应用于航空齿轮的生产中。由于目前常规渗碳过程中，碳化物层的均匀性较差[2]。真空渗碳技术是一种真正环保、绿色的热处理技术，具有表面质量好、渗碳层均匀性好、畸变小、表面碳含量易于控制、渗碳质量稳定等优点，因此真空渗碳工艺已广泛用于航空发动机齿轮的表面渗碳处理。

真空渗碳是一种非平衡渗碳过程，可分为强渗期和扩散期[3]。前者是维持渗碳气氛使碳渗入基体，后者是使碳在真空环境中扩散到基体。一般采用乙炔作为碳源，不仅由于其碳源丰富，渗碳能力强，而且只有当接触金属表面才发生分解[4]。碳在钢中的最终分布取决于碳在钢中的扩散速率和工艺参数，特别是渗碳温度、时间和气体流量[5-6]。真空渗碳淬火是一个多物理场问题，目前对其工艺、组织和性能的研究主要还是集中在试验方法，费时费力，也会产生昂贵的费用。目前有限元数值模拟方法已经广泛应用于钢的渗碳和淬火研究中，得到了表层碳浓度分布、淬火组织分布和淬火畸变等参数，为零件热处理工艺设计和优化提供了有益的指导。

许多学者对渗碳淬火模拟进行了研究，张星等[7]基于DEFORM软件研究17CrNiMo6钢内齿圈渗碳工艺仿真中的关键技术问题。……