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      渗氮温度对奥氏体不锈钢性能的影响

      2020-04-14

        不锈钢具有表面美观、耐腐蚀性能好、韧性好、容易塑性加工、焊接性能好等特性,广泛用于石油、化工、食品、医疗和纺织机械等行业。但由于不锈钢的硬度低、耐磨性差,使其在许多场合的应用受到限 制,尤其是在腐蚀、磨损和重载等多种因素同时存在的条件下,显著缩短不锈钢零件的使用寿命。通过离子渗氮提高不锈钢的表面强度,从而提高其耐磨性能来延长使用寿命是一种有效的方法。

        奥氏体不锈钢不能通过相变进行强化,而且常规离子渗氮由于渗氮温度高(500℃以上),渗层中有Cr的氮化物析出,使基体贫铬,在表面硬度显著提高的同时表面耐腐蚀性能严重恶化,失去了不锈钢的特性。利用直流脉冲离子渗氮设备,对奥氏体不锈钢进行低温离子渗氮处理,在其耐腐蚀性基本保持不变的情况下提高其表面硬度,从而提高其耐磨性能,同时与常规渗氮温度下的离子渗氮处理试样进行比较。

        实验在30kW直流脉冲离子渗氮炉内进行。直流脉冲电源的参数为:电压0~1000V可调,占空比15%~85%可调,频率1kHz。测温系统由红外测温仪IT-8测量。试样的材料为18Cr-12Ni-2.5Mo奥氏体不锈钢,其化学成分(质量分数,%)为:0.06C,19.23Cr,11.26Ni,2.67Mo,1.86Mn,余为Fe;试样尺寸Φ24mm×10mm。实验前依次用水磨砂纸打磨试样,去油污,酒精清洗吹干,放到阴极盘的中央,抽真空到50Pa以下。

        采用低温和常规渗氮温度对奥氏体不锈钢进行离子渗氮,渗氮层的显微硬度均达到1150HV0.05以上,低温离子渗氮得到的渗氮层较薄,硬度梯度大。奥氏体不锈钢经过低温离子渗氮后,其耐磨性能提高4~5倍,而耐腐蚀性基本保持不变;常规渗氮温度下离子渗氮,虽然耐磨性能也提高4~5倍,但由于奥氏体不锈钢表面有铬的氮化物析出,使其耐腐蚀性能大幅度下降。


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