炭素プロファイル（erfc拡散解）：$C(x,t) = (C_s - C_0)\,\mathrm{erfc}\!\left(\dfrac{x}{2\sqrt{Dt}}\right) + C_0$
拡散係数（Arrhenius式）：$D = D_0 \exp\!\left(-\dfrac{Q}{RT}\right)$
炭素→硬さ換算（簡易式）：$HV \approx 20 + 38 \times \%C + 50 \times (\text{合金係数})$
電気めっき（Faraday則）：$\delta = \dfrac{M \cdot I \cdot t}{n \cdot F \cdot \rho \cdot A}$ [m]
ショットピーニング残留応力深さ：$z_p \approx 0.5 d_{shot}\sqrt{HV_{shot}/HV_{part}}$
表面処理・コーティング設計計算機とは
よくある質問
実世界での応用
自動車部品の耐久性向上：ギアやカムシャフトなど、高い接触応力を受ける部品に浸炭処理を施します。シミュレーターで計算した硬さプロファイルと有効ケース深さは、歯の曲げ疲労強度や面圧強度を評価するFEM解析の入力データとして直接使用されます。
航空宇宙コンポーネントの防食設計：航空機の着陸装置やエンジン部品には、高い耐食性が要求されます。電気めっき（特にカドミウムめっきやニッケルめっき）の膜厚をこのツールで設計し、塩害環境下での寿命を予測します。
精密機械部品の疲労寿命延長：ショットピーニングにより表面に残留圧縮応力を導入することで、き裂の発生・進展を抑制します。この残留応力の深さ分布は、nCode DesignLifeなどのCAE疲労解析ソフトで、平均応力を考慮した修正Goodman線図に適用され、部品の寿命予測精度を高めます。
金型・工具の表面改質：アルミニウムダイカスト用金型など、高温での摩耗や熱疲労が問題となる工具に対して、窒化処理を施します。処理条件（温度・時間・ガス組成）をシミュレーターで最適化し、要求される硬さ深さと表面硬度を効率的に達成する設計に活用します。
よくある誤解と注意点
このツールを使い始める際、特にCAE初心者の方が陥りがちなポイントがいくつかあります。まず大きな誤解は、「計算結果がそのまま現場の仕様書になる」と思ってしまうことです。例えば、浸炭計算で「有効硬化深さ550HVで0.8mm」と出たからといって、そのまま図面に記載するのは危険。実際の部品は形状や炉内の配置によって温度ムラが生じ、計算通りの均一なプロファイルにはなりません。安全を見て、計算値に1.2倍などの係数をかけて要求値を設定するのが現場の知恵です。
次に、パラメータの「デフォルト値」を過信しないこと。ツールに入っている拡散係数（D0やQ）は代表値です。使っている鋼材のメーカーやロットが変われば、これらの値も微妙に変わります。重要な案件では、必ず材料メーカーの最新データシートや自社の実績データで値を確認しましょう。例えば、SCM440の拡散係数でも、メーカーAとBでは活性化エネルギーQが数kJ/mol違うことは珍しくありません。
電気めっきの計算でも落とし穴が。計算式は「理論析出量」を求めているので、電流効率100%が前提です。しかし実際のめっき浴では、水素発生などの副反応で効率が80〜95%に落ちます。理論計算で10μmのニッケルめっきが必要なら、効率90%を考慮して時間を約1.1倍に延ばす必要があります。「計算通りやったのに膜厚が足りない！」というトラブルは、ほぼこれが原因です。