304奧氏體不銹鋼低氣壓離子滲氮組織與性能研究
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2016-01-05
探索研究低氣壓對(duì)304奧氏體不銹鋼低溫離子滲氮組織與性能的影響，發(fā)現(xiàn)低壓能有效加速304奧氏體不銹鋼低溫離子滲氮滲速，采用SEM分析了改性奧氏體不銹鋼截面顯微組織，研究了低溫低壓離子滲氮后304奧氏體不銹鋼的硬度和耐磨性。
?奧氏體不銹鋼通過表面處理能夠在其表面形成一層致密的鈍化膜（Cr2O3)，具有良好的耐蝕性，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、食品、化工等工業(yè)領(lǐng)域。然而，奧氏體不銹鋼的硬度以及耐磨性較差，限制了其在一些工程領(lǐng)域的應(yīng)用。
工程上常用氮碳共滲、QPQ、滲金屬及離子滲氮等表面改性方法來提高奧氏體不銹鋼表面硬度和耐磨性，其中離子滲氮具有滲層均勻、工藝簡(jiǎn)單、重復(fù)性好以及滲氮溫度較低、無污染等優(yōu)點(diǎn)而得到表面工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
研究表明，離子滲氮可顯著提高不銹鋼表面硬度及耐磨性。然而實(shí)際應(yīng)用中，傳統(tǒng)離子滲氮存在明顯不足：工藝周期長(zhǎng)，為獲得滿足性能要求的滲層厚度通常需要幾十小時(shí)的處理時(shí)間，由此使離子滲氮能源消耗大，工藝成本高，設(shè)備利用率低。同時(shí)，奧氏體不銹鋼在通常溫度下（500℃以上）進(jìn)行離子滲氮還存在因Cr的滲氮物析出而導(dǎo)致的耐蝕性下降等問題。為此，必須采用450℃以下低溫離子滲氮以確保耐蝕性，而低溫離子滲氮存在的滲速低、工藝周期長(zhǎng)問題尤顯突出。
因此，研究在不降低奧氏體不銹鋼耐蝕性基礎(chǔ)上，具有較高效率的低溫離子滲氮表面改性技術(shù)具有重要的科學(xué)研究和工程應(yīng)用價(jià)值。研究人員首次探索研究低氣壓對(duì)304奧氏體不銹鋼低溫離子滲氮組織與性能的影響，發(fā)現(xiàn)低壓能有效加速304奧氏體不銹鋼低溫離子滲氮滲速，采用SEM分析了改性奧氏體不銹鋼截面顯微組織，研究了低溫低壓離子滲氮后304奧氏體不銹鋼的硬度和耐磨性。
實(shí)驗(yàn)材料為304奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：0.06C，18.8Cr，8.3Ni，0.40Si，0.037P，0.003S，0.21Mo，0.31Cu，其余Fe。在LD-8CL直流等離子體滲氮爐中進(jìn)行離子滲氮，氮?dú)馀c氫氣比例為24∶76，滲氮溫度400℃，時(shí)間8h，預(yù)設(shè)定壓力值分別為80、100、120和160Pa，進(jìn)行低壓離子滲氮。為分析比較低壓對(duì)離子滲氮的影響效果，同時(shí)采用較高氣壓400Pa進(jìn)行離子滲氮。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）400℃、8h對(duì)304奧氏體不銹鋼進(jìn)行低氣壓離子滲氮，滲層厚度隨氣壓降低而增加，氣壓為100Pa時(shí)，滲層厚度達(dá)到最大值51.7μm。當(dāng)氣壓降低到80Pa時(shí)，滲層厚度略微降低。
（2）低溫離子滲氮處理后，304奧氏體不銹鋼表面硬度大幅度提高，在氣壓為100Pa時(shí)，硬度達(dá)到極大值1100HV0.01。
（3）低溫離子滲氮處理后，304奧氏體不銹鋼耐磨性得到極大改善，與未經(jīng)處理的304奧氏體不銹鋼試樣相比，其耐磨性提高了7倍左右，其中氣壓為80Pa和100Pa時(shí)耐磨性相對(duì)較佳。
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