AISI 316L奥氏体不锈钢低温离子-气体渗碳工艺优化

目的将低温离子-气体乙炔渗碳应用于AISI 316L奥氏体不锈钢表面硬化处理,同时探讨其硬化处理的最优工艺参数及优化效果。方法采用离子轰击去除不锈钢表面钝化膜并活化其表面,再进行低温气体乙炔渗碳,实验过程使用脉冲式供气循环处理方式。进行温度梯度实验,寻找渗碳处理的临界温度。并采用正交试验法设计3因素3水平共9组实验,分析气体比例、离子轰击时间、保温压强3个因素对渗碳层硬度和厚度产生的影响,以期得到不锈钢低温离子-气体乙炔渗碳优化工艺。通过对经过最优化工艺处理过后的不锈钢硬化层组织、成分、厚度、硬度、耐磨性、耐蚀性能的研究分析,验证此工艺对AISI 316L奥氏体不锈钢硬化处理的适用性。结果处理温度为540℃时渗碳层有碳的铬化物析出;离子轰击时间对渗碳层硬度影响最大,保温压强对硬化层厚度影响最明显。在硬化处理温度为520℃,V(H2)∶V(C2H2)=1∶1,渗碳压强为-0.02 MPa,离子轰击时间为20 min时,316L奥氏体不锈钢离子-气体乙炔渗碳效果最优。经优化工艺处理后不锈钢硬化层厚度达到30μm左右,表面硬度达到838HV0.05,耐蚀性和耐磨性能等都显著提高。结论低温离子-气体乙炔渗碳硬化处理适用于AISI 316L奥氏体不锈钢,其处理最合适温度为520℃。经优化工艺处理后的不锈钢具有较高的硬度、厚度,良好的硬度梯度,高耐蚀性能及高耐磨性能。     

离子渗碳温度对316L不锈钢渗层组织和性能的影响

利用低温离子渗碳技术.在不同温度下对AISI 316L奥氏体不锈钢进行渗碳处理.利用光学显微镜、显微硬度计、XRD以及电化学测试技术研究了渗碳温度对不锈钢表面显微组织和性能的影响.结果表明,渗碳温度显著影响AISI 316L奥氏体不锈钢渗碳层的组织结构与性能.渗碳温度在400～550℃之间时,可以获得无碳化物析出的、具有单一γ_c相结构的渗碳层;渗碳温度在550℃时,渗碳层为γ相+Cr_(23)C_6+Cr_7C_3+Fe_3C+Fe_2C的混合组织.渗碳层的厚度与硬度均随渗碳温度的升高而增加.550℃是AISI 316L奥氏体不锈钢中铬的碳化物析出的临界温度.为了避免铬的碳化物析出而降低不锈钢的耐蚀性能.奥氏体不锈钢渗碳必须在低于550℃的渗碳温度下进行.     

奥氏体不锈钢渗碳层的组织及耐蚀强化性能研究

针对常规渗碳工艺会削弱奥氏体不锈钢耐蚀性的问题,通过对现有气体渗碳技术进行改进,采用前处理活化、降低渗碳温度的方法,实现了奥氏体不锈钢渗碳兼顾表面强度与耐蚀性能的目标。采用该工艺对AISI304和AISI316奥氏体不锈钢进行渗碳处理,并分析渗层组织和性能,结果表明,在470℃条件下,AISI316不锈钢经气体渗碳处理后,渗碳层具有优异的耐蚀强化性能。     

AISI316L不锈钢低温盐浴硬化处理

利用低温520℃盐浴硬化处理技术对AISI 316L奥氏体不锈钢进行了表面硬化处理,并对硬化层的组织和性能进行研究.试验结果表明,316L奥氏体不锈钢在520℃下处理3 h,即可获得具有S相结构特征的高耐蚀硬化层;在520℃以上盐浴硬化处理时,硬化层将会有铬的碳化物和氮化物析出,将会降低硬化处理后不锈钢表面的耐蚀性能.     

奥氏体不锈钢低温离子-气体复合硬化处理工艺

采用离子轰击去除不锈钢表面的钝化膜,并活化试样的表面,然后再进行低温气体渗碳处理。经过反复几次循环处理后,实现AISI 316L奥氏体不锈钢表面低温硬化处理。利用显微硬度计测试表面硬度、硬度梯度;用光学显微镜观察硬化层横截面的显微组织。结果表明,在渗碳温度为440～590 ℃内,硬化层的表面硬度及厚度与渗碳温度和循环处理周期成正比。温度在440～510 ℃内,硬化层增厚相对比较缓慢;当渗碳温度超过510 ℃后,硬化层的厚度增速加快。在440～530 ℃之间,硬化层表面硬度基本保持不变,在530 ℃之后,硬化层的表面硬度继续增加。在3～7个循环处理周期内,硬化层厚度增长速度较快,在第7个循环处理周期后,硬化层厚度增长速度变慢。不降低耐蚀性能的奥氏体不锈钢低温渗碳硬化处理的临界温度为530 ℃。     

316奥氏体不锈钢低温气体渗碳层组织与强化性能

采用自主研发的低温气体渗碳技术对AISI316奥氏体不锈钢进行处理,目的是增强耐磨性且不损害其耐蚀性。对低温气体渗碳层显微组织、硬度梯度、耐蚀性和耐磨性进行分析。结果表明:低温气体渗碳层硬度梯度变化与其组织和碳浓度有一定关系,随渗碳层深度的不同表现出不同的组织和性能。低温气体渗碳处理前后AISI316奥氏体不锈钢的磨损机制由粘着磨损转变成磨粒磨损,S相是提高耐磨性的主要因素,470℃时表现出较好的耐磨性,其耐蚀性基本保持不变。     

AISI 304奥氏体不锈钢低温离子渗碳工艺优化研究

用正交实验法研究了AISI 304奥氏体不锈钢低温离子渗碳工艺。结果表明,优化后的奥氏体不锈钢低温离子渗碳工艺参数为渗碳温度500℃、C3H8:H2=1:30、氩气流量20 ml/min、渗碳时间6 h。用优化工艺参数处理的奥氏体不锈钢表面可获得单一的Sc相组织,硬度高达780 HV0.05。     

AISI304奥氏体不锈钢低温离子渗碳工艺优化研究

用正交实验法研究了AISI304奥氏体不锈钢低温离子渗碳工艺。结果表明,优化后的奥氏体不锈钢低温离子渗碳工艺参数为渗碳温度500℃、C3H8：H2=1：30、氩气流量20ml／min、渗碳时间6h。用优化工艺参数处理的奥氏体不锈钢表面可获得单一的Sc相组织,硬度高达780HV0．05。     

渗碳对AISI 316不锈钢表面性能影响的研究

用低温渗碳技术对AISI 316不锈钢进行表面硬化处理,利用光学显微镜、显微硬度计、XRD以及电化学测试技术研究了渗碳对不锈钢表面显微组织和性能的影响。结果表明,通过渗碳处理可以在AISI 316不锈钢表面获得单相碳过饱和固溶体,不仅表面硬度得到显著提高,而且表面耐蚀性能也有所改善。     

AISI 316L奥氏体不锈钢空心阴极放电离子源渗氮技术

采用双层圆筒不锈钢板组成空心阴极电极结构,作为奥氏体不锈钢渗氮的等离子体源。对AISI 316L奥氏体不锈钢分别进行常规直流离子渗氮和空心阴极等离子体源渗氮处理试验。氮化温度均为450℃,氮化时间为4h。采用X射线衍射仪、金相显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机等分析表征氮化试样。结果表明:空心阴极等离子体源渗氮能够有效处理AISI 316L奥氏体不锈钢,可在表面制备5μm厚的γN相氮化层。与传统离子渗氮相比,氮化表面硬度均一,粗糙度较低,特别是边缘效应明显降低。γN相氮化层的耐蚀性能优异,且减摩效果较好。     

316奥氏体不锈钢低温渗碳层摩擦学性能

利用QK-1型可控环境试验机研究了AISI316奥氏体不锈钢低温(470℃)气体渗碳层的摩擦学性能。结果表明,316奥氏体不锈钢低温气体渗碳层在进行低速对磨时(100 r/min)摩擦系数较大,在高速对磨时(300 r/min)摩擦系数和316奥氏体不锈钢低速和高速对磨时的摩擦系数基本一致;质量磨损率在低速和高速对磨时都减少,高速下低温渗碳层减少了3.5倍左右,低速下减少的幅度更大,达到10倍以上。316奥氏体不锈钢低温渗碳层表现为较好的耐磨性,磨损机制为磨粒磨损;316奥氏体不锈钢的磨损机制为粘着磨损,伴随着塑性变形的产生。     

真空低压渗碳对304与316L奥氏体不锈钢组织和性能的影响

采用真空低压渗碳技术对304和316L奥氏体不锈钢进行表面强化,利用光学显微镜、扫描电镜、Thermo-Calc热力学软件、X射线衍射仪和显微硬度计等对渗碳层显微组织、相组成及硬度分布进行分析表征,计算了奥氏体不锈钢渗碳层中不同衍射峰的偏移量及渗碳前后晶格常数的变化量。结合钼对奥氏体不锈钢渗碳过程的影响,对比研究了304和316L奥氏体不锈钢渗碳后,在渗碳层深度、表面硬度及碳化物的析出规律等方面的差异。结果表明,经750 ℃真空渗碳2.6 h后,304和316L奥氏体不锈钢晶格常数分别增加了1.33%和1.14%,形成了由膨胀奥氏体和Cr₂₃C₆组成的渗碳层,Cr₂₃C₆在渗碳层中主要以条状沿膨胀奥氏体晶界析出,表面硬度较基体硬度均提升了两倍以上。     

奥氏体不锈钢低温渗碳硬化处理后的化学亮化处理

目的研究一种化学方法对经过低温离子渗碳后的奥氏体不锈钢表面进行亮化处理。方法采用酸洗(草酸180~200 g/L,硫脲10~15 g/L,OP-10 10~15 m L/L,温度为70℃,时间为3 min)、除积炭(邻二氯苯610 g/L,水30 g/L,氢氧化钠20 g/L,油酸100 g/L,甲酚240 g/L,处理温度为70℃,在超声波中清洗120 min)、碱洗(氢氧化钠110 g/L,碳酸钠110 g/L,高锰酸钾50 g/L,溶液温度为70℃,在超声波中清洗30 min。)、再酸洗(草酸180~200 g/L,硫脲10~15 g/L,OP-10 10~15 m L/L,溶液温度为70℃,在超声波中清洗1 min)的化学处理过程,对低温离子渗碳硬化处理后的316 L奥氏体不锈钢表面进行亮化处理,并对亮化处理前后硬化层的组织结构、厚度、硬度及耐蚀性能进行比较。结果硬化处理后的不锈钢经过化学亮化处理过程,就可以比较彻底地去除硬化层表面的黑膜,恢复不锈钢的本色。结论化学表面亮化处理后,不锈钢渗硬化层的损失量比较小,去除黑膜后的不锈钢表面表现出很好的耐蚀性能。     

添加合金元素对奥氏体不锈钢等离子渗氮和渗碳的影响

奥氏体不锈钢众所周知有良好的耐蚀性,但是在工业上没有用于承受摩擦的工件上,因为它的硬度低,摩擦磨损性能差。奥氏体不锈钢经低温等离子体渗氮或渗碳能生成一层特殊的氮化物或碳化物层,称为S相,它具有高的硬度和优良的耐蚀性。这项研究中各种奥氏体不锈钢都经低温等离子体渗氮或渗碳,用各种分析技术研究了添加合金元素对S相特性的影响,用了光学显微镜和电子显微镜观察,做了X射线衍射分析,在5%H2SO4溶液中测量阳极极化,用球对平面摩擦装置做摩擦磨损测试。氮化物或碳化物层厚度随处理温度增加而加厚,AISI316钢上生成的渗层厚度是所有的基体钢材中最厚的。超过临界温度,由于氮化铬工碳化铬沉淀使耐蚀性降低。临界温度由渗氮的基材决定。另一方面,在渗碳层中临界温度不随基材变化。大部分样品上S相层的耐蚀性比没有处理的不锈钢的低。但是,AISI316和JIS-SUS304J3钢在400℃渗碳后都有和未处理钢一样优良的耐蚀性。每种不锈钢经渗氮或渗碳后耐磨性都有明显的改进。     

奥氏体不锈钢低温气体渗碳的组织性能

低温盐浴渗碳、等离子渗碳等低温渗碳工艺在提高奥氏体不锈钢表面强度的同时,会降低其耐蚀性能。为克服上述缺陷,开发了一种高效兼顾表面强度与耐蚀性能的表面强化工艺的低温气体渗碳技术。采用该工艺对304、316奥氏体不锈钢进行渗碳处理,并对得到的奥氏体不锈钢低温渗碳组织性能进行分析。结果表明,随着温度升高,试样表面强度提高,而腐蚀性能下降。470℃是兼顾强化与耐蚀性能的低温气体渗碳工艺参数。     

CO浓度对316L不锈钢准平衡气体渗碳的影响

采用准平衡气体渗碳工艺,在不同CO浓度的CO/H2/N2混合气体条件下制备了表面强化层,研究CO浓度对316L奥氏体不锈钢渗碳层的微观结构、碳浓度分布、表面纳米硬度和残余应力的影响。结果表明,准平衡气体渗碳层为单一的扩张奥氏体相;当CO浓度小于30%时,渗碳层厚度、表面纳米硬度和压缩残余应力均随CO浓度的提高而提高,当CO浓度高于35%时,渗碳气体碳活度降低,渗碳表面强化效果降低;经470℃条件下准平衡渗碳20 h后,316L不锈钢渗碳层厚度最高可达30μm,表面碳浓度增加至2.6 mass%,导致表面纳米硬度从3 GPa增加至9 GPa,并产生1300 MPa以上的压缩残余应力。     

表面形貌对316L奥氏体不锈钢低温气体渗碳的影响

利用金相显微镜、显微硬度计和残余应力分析仪研究了4个具有不同表面形貌的316L奥氏体不锈钢经低温气体渗碳处理后的渗碳层微观形貌、硬度和残余应力。结果表明:渗碳后各试样表面均形成一层高硬度、高残余压应力的渗碳层,表面强化效果显著。表面形貌对316L奥氏体不锈钢低温气体渗碳有一定影响。随着试样表面粗糙度的下降,渗碳处理后的硬度、残余应力和渗碳层厚度均降低,表面强化效果下降,并最终趋于稳定。     

316L奥氏体不锈钢低温气体渗碳后的表面特性

提出了一种新型的奥氏体不锈钢低温气体渗碳工艺,采用该工艺对316L奥氏体不锈钢进行不同时间的渗碳处理,并对渗碳后不锈钢的表面特性进行了分析和探讨。结果表明,渗碳后试样表面晶格发生膨胀,形成了15~35 μm的扩张奥氏体层,该层具有高残余压应力、高硬度、高含碳量及良好的韧性,且层中无碳化铬析出,说明该工艺兼顾了奥氏体不锈钢的表面强化与抗腐蚀性能;同时,渗碳时间对表面的强化效果影响显著,表面残余应力、硬度及碳含量等随渗碳时间延长均增加。     

2205双相不锈钢渗碳组织及性能研究

为了研究渗碳对2205双相不锈钢的显微组织、化学成分及性能的影响,对该钢进行了高温渗碳和固溶时效处理。结果表明:渗层由扩大的奥氏体和小块状铁素体组成。渗碳后奥氏体与铁素体内部有错综杂乱的位错缺陷,铁素体晶内有微量规则的析出相。再经过固溶时效处理,晶界处与晶内均有不同形状的碳化物析出。渗层的C、Cr含量升高,Fe含量降低,且渗层铁素体中的Cr、Mo含量要高于心部铁素体。由于渗层的奥氏体固溶了较多的碳元素,渗层的硬度高于心部组织,硬度从表面到心部有缓慢的过渡;渗碳前后耐蚀性未发生明显变化。     

AISI316 不锈钢表面等离子渗硼及摩擦磨损性能的研究

目的改善AISI316不锈钢的摩擦磨损性能。方法采用双辉等离子合金化技术,以块状Fe B化合物作为源极材料,在AISI316不锈钢表面制备含硼改性层,对渗层组织、成分、相结构和显微硬度进行分析,并研究改性层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果经渗硼处理后,AISI316不锈钢表面形成了一层连续、致密、均匀的改性层,主要由Mo2B和Fe B相组成。改性层具有较高的硬度(964HV0.1),较基体硬度提高了约3倍,且耐磨性较基体有明显提高。结论通过在AISI316不锈钢表面制备渗硼改性层,可明显提高基体材料的硬度和摩擦磨损性能。