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。     

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。     

离子扩渗工艺对316L不锈钢表层组织及磁性能的影响

采用离子渗氮(PN)、离子渗碳(PC)及离子氮碳共渗(PNC)工艺对316L不锈钢进行表面硬化处理.利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、显微硬度仪和振动样品磁强计(VSM)等分析手段对处理后的试验钢组织、显微硬度及磁性能进行表征.结果表明,采用PC、PNC、PN这3种工艺处理的试验钢均...     

低温离子渗氮时间对304不锈钢渗层的影响

对304奥氏体不锈钢进行400 ℃不同时间的离子渗氮处理.利用光学显微镜、轮廓仪、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计研究了经渗氮处理后试样改性层的表面形貌、微观结构、相组成和性能等.结果表明,随着渗氮时间的延长,试样表面的粗糙度、渗层厚度、表面氮含量、显微硬度基本呈线性增加;X射线衍射分析表明,在400 ℃不同时间的渗氮层为单一S相,并无CrN相析出.     

F51双相不锈钢离子渗氮层的组织与性能

目的提高F51双相不锈钢的硬度以及耐磨性能。方法将F51双相不锈钢进行低温(450℃)和高温(550℃)离子渗氮处理,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察F51双相不锈钢渗氮层的微观组织,利用X射线衍射(XRD)方法对渗氮层沿深度方向相组成的变化进行分析,采用显微硬度计、摩擦磨损实验机分别对渗氮层的显微硬度及耐磨性能进行测试,采用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)对磨痕形貌进行观察。结果F51双相不锈钢低温渗氮层主要由N相组成,由表及里为N N+N(少量);高温渗氮层主要由CrN+N相组成,由表及里为CrN+N N+N。高温渗氮层厚度约为低温渗氮层厚度的3倍。低温渗氮样品的平均表面硬度约为基体表面硬度的3.5倍;高温渗氮样品的平均表面硬度约为基体硬度的4倍。基体的摩擦系数约为0.71,低温和高温渗氮处理后样品的摩擦系数大大降低,分别为0.24和0.17。渗氮样品磨痕的宽度和深度较基体显著降低。结论F51双相不锈钢低温渗氮层主要由N相组成,高温渗氮层主要由CrN+N相组成,两种温度渗氮后的样品硬度和耐磨性均得到显著提高。     

低温离子硬化处理对AISI 420不锈钢组织与性能的影响

研究了低温离子渗氮、离子氮碳共渗和离子渗碳硬化处理对AISI 420马氏体不锈钢的显微组织、表面硬度、耐蚀性、耐磨性的影响。结果表明,离子渗氮、氮碳共渗和离子渗碳处理都可提高马氏体不锈钢的表面硬度;经不同工艺处理后的试样,除500 ℃×4 h渗氮工艺外,其他不锈钢试样表面的耐蚀性均未出现明显降低,当渗氮温度过高（500 ℃）时,由于CrN的析出使得渗氮层的耐蚀性显著下降;磨损试验的结果表明,离子渗碳处理后硬化层的耐磨性最佳。     

AISI316不锈钢腐蚀磨损交互作用的研究

采用电化学方法、微观形貌观察以及失重法分析研究了AISI 316不锈钢和Al2O3陶瓷摩擦副在模拟海水中的腐蚀磨损行为,探讨了摩擦对不锈钢腐蚀行为的影响以及腐蚀磨损交互作用。结果表明,在本实验条件下摩擦作用显著增加了AISI 316不锈钢的腐蚀倾向,其腐蚀率显著增加。纯磨损量占总腐蚀磨损量的76%~88%,材料的损失主要是由摩擦作用所引起,腐蚀磨损交互作用量占总腐蚀磨损量的12%~24%,腐蚀磨损交互作用是影响材料耐磨蚀性能的重要因素。     

AISI 300系列奥氏体不锈钢渗氮层组织和性能研究

目的 在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备单一S相渗氮层,提高该系列不锈钢渗氮层的硬度、抗磨损性能,对比揭示渗氮前后不锈钢的磨损机制。方法 采用低温辉光等离子渗氮技术(LTPNT)在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)分析渗氮层的截面形貌、元素分布和物相组成;通过比磨损率和磨痕形貌分析渗氮层的摩擦学性能;利用电化学实验考察渗氮前后3种不锈钢的耐蚀性。结果 AISI 300系列奥氏体不锈钢经380 ℃、12 h处理后,其表面获得了厚度为15 μm左右、与基体致密结合、组织成分均匀的渗氮层;渗氮层的相结构主要为S相,无CrN相析出;经渗氮后,该系列不锈钢表面硬度均为1 100HV左右,较基体硬度提高了5倍左右;不锈钢基体的磨损机理为黏着和磨粒磨损,经渗氮后转变为氧化磨损和微切削;渗氮层的比磨损率约为不锈钢基体的1/20,抗磨损的能力得到显著提升;在25 ℃环境温度下渗氮后,304L、316L和321的自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增加,腐蚀速率加快,耐腐蚀性能稍有降低。通过对比腐蚀形貌发现,渗氮层仍具有一定的耐蚀性能。结论 通过LTPNT可以获得高硬度、组织均匀致密、结合强度高的渗氮层,渗氮层中S相的存在可以显著提高AISI 300系列奥氏体不锈钢的表面硬度、抗磨损能力,降低其摩擦因数和比磨损率,对延长不锈钢的服役寿命有着积极的作用。     

Effect of DC plasma nitriding temperature on microstructure and dry-sliding wear properties of 316L stainless steel

A wear resistant nitrided layer was formed on 316L austenitic stainless steel substrate by DC plasma nitriding (DCPN). The structural phases, micro-hardness and dry-sliding wear behavior of the nitrided layer were investigated by optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDS), micro-hardness tester and ring-on-block wear tester. The results show that a single expanded austenite layer (S-phase) and a single CrN nitride layer were formed at 400 °C and 480 °C, respectively. In addition, the S-phase layers formed on the samples exhibited the best dry-sliding wear resistance under ring-on-block contact configuration test. Wear of the untreated 316L was sever and characterized by strong adhesion, abrasion and oxidation mechanism, whilst wear of the DCPN-treated 316L was mild and dominated by plastic deformation, slight abrasion and frictional polishing.     

离子渗氮对304不锈钢组织和性能的影响

为了提高旋振筛机在筛分锂能电池的正、负极材料时的使用寿命和物料的纯洁度,研究了304不锈钢试块在520 ℃下离子渗氮时间对其组织、硬度和耐蚀性能的影响。利用维氏显微硬度计和光学显微镜对渗氮层进行了硬度和深度测试,用球盘式旋转摩擦磨损试验机对渗氮层进行了摩擦磨损性能测试,用电化学工作站进行了耐蚀性能测试,并用X射线衍射仪对试样渗层进行了物相分析。结果表明,相比未经渗氮处理,304不锈钢试块经过渗氮处理后,渗层30 μm深度处的硬度提高了5~6倍,渗层相对耐磨性为未经处理的24.5倍;尽管耐盐蚀性能降低,但其耐碱蚀性能提高。考虑到锂能电池的正极材料偏碱性和负极材料中性特点,旋振筛机上的304不锈钢网架和筛框经过离子渗氮处理后既可以大大提高旋振筛机的使用寿命,还能提高所筛分物料的纯洁度。     

Intensified plasma-assisted nitriding of AISI 316L stainless steel

In the present study, processing of AISI 316L stainless steel (316ss) has been conducted by intensified plasma-assisted processing (IPAP). The processing parameters (bias voltage, current density, chamber pressure and substrate temperature) of IPAP have been varied in an effort to determine which conditions lead to the formation of a single-phase structure, ‘m’ phase, and evaluate the properties of this phase. The structural characteristics of the nitrided layers produced by IPAP have been investigated by X-ray diffraction analysis. Nanoindentation experiments have been performed over cross-section to determine hardness and elastic modulus profiles. Dry sliding wear and potentiodynamic aqueous corrosion experiments have been conducted to characterize 316ss nitrided by IPAP. IPAP has been successful in producing single-phase m with high hardness and in shorter processing time compared to diode plasma nitriding. The IPAP produced single-phase nitrided layer was found to possess higher hardness (fourfold increase over the unprocessed alloy), excellent wear and corrosion resistance.     

离子渗氮温度对Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢渗层组织和性能的影响

采用离子渗氮工艺对一种Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢进行表面改性处理。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)和维氏硬度计对不同离子渗氮温度下渗层的组织和性能进行了研究。结果表明,Fe-C-Cr-Ni-Mn-V沉淀硬化型奥氏体不锈钢经430~520 ℃离子渗氮处理10 h后,试样表面均形成一层厚度均匀的渗氮层,表面硬度显著增大。随着离子渗氮温度的升高,渗层厚度增大,520 ℃渗氮时渗层厚度达到78 μm。当渗氮温度为430 ℃时,渗层表面主要由γ_N+CrN+γ′-Fe₄N相组成;当渗氮温度升高至520 ℃时,渗层表面主要由γ′-Fe₄N+CrN+ε-Fe_2-3N相组成。在3种渗氮温度下,渗层中均有CrN析出,导致渗层耐蚀性低于基体组织。     

离子渗氮AISI 420马氏体不锈钢耐蚀行为研究

采用不同温度对AISI 420马氏体不锈钢进行离子渗氮处理.借助光学显微镜和X射线衍射(XRD)技术分析了渗氮层的微观组织结构,利用显微硬度计测试了渗氮层的硬度分布,通过电化学极化曲线测试和盐雾腐蚀试验研究了离子渗氮AISI 420不锈钢在模拟工业环境中的腐蚀行为.结果表明:AISI 420不锈钢350℃低温离子渗氮层由ε-Fe3N和N过饱和固溶体αN相组成,其化学稳定性高,加之固溶Cr元素的联合作用,明显提高了AISI 420不锈钢基材的腐蚀抗力.AISI 420钢经450℃和550℃渗氮处理,渗氮层中的αN分解成了α相和CrN,造成基体贫Cr,降低了基材的耐蚀性能.马氏体不锈钢低温离子渗氮处理不仅可以提高表面硬度,而且可以获得良好的耐蚀性能.     

双电源低温渗氮工艺在316不锈钢上的应用

通过正交试验研究了交流脉冲电压、直流脉冲偏压和温度对316不锈钢表面硬度和渗层厚度的影响,获得了双电源低温渗氮最佳工艺参数。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、电化学工作站以及摩擦磨损试验机等研究了最佳工艺下渗氮试样的性能。结果表明,影响渗氮试样性能因素的顺序为:交流脉冲电压＞温度＞直流脉冲偏压。最佳工艺参数为交流脉冲电压360 V,直流脉冲偏压270 V,温度380 ℃。对最佳工艺制备的试样与单电源进行对比:渗层厚度为43.4 μm,是单电源的8.5倍;表面硬度为1350 HV0.025,是单电源的3.1倍;自腐蚀电位由－256 mV(vs SCE,下同)提高到－180 mV;自腐蚀电流密度从13.90 μA/cm² 降低到0.45 μA/cm²;摩擦因数从0.55降低到0.42。双电源渗氮速率的提高是由于高能离子轰击引起的表面结构缺陷和渗氮气体的高度离解。     

Plasma nitriding of AISI 304 austenitic stainless steel with pre-shot peening

AISI 304 austenitic stainless steel was plasma nitrided at the temperature ranging from 410 to 520 °C with pre-shot peening. The structural phases, micro-hardness and electrochemical behavior of the nitrided layer were investigated by optical microscopy, X-ray diffraction, micro-hardness testing and anodic polarization testing. The effects of shot peening on the nitride formation, nitride layer growth and corrosion properties were discussed. The results showed that shot peening enhanced the nitrogen diffusion rate and led to a twice thicker nitrided layer than the un-shot peening samples under the same plasma nitriding conditions (410 °C, 4 h). The nitrided layer was composed of single nitrogen expanded austenite (S-phase) when nitriding below 480 °C, which had combined improvement in hardness and corrosion resistance.     

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。