AISI 316不锈钢表面银氮复合共渗及其磨损和抗菌性能

为提高奥氏体不锈钢的表面硬度和耐磨性并赋予其良好的抗菌性能,应用改进的活性屏离子渗氮技术(ASPN)对AISI 316不锈钢进行了银氮(Ag-N)共渗处理。用SEM、EDS、XRD、TEM、辉光放电光谱仪(GDOES)表征复合共渗层的成分和组织结构。对不锈钢基体(SS)和复合共渗层的显微硬度、空气和腐蚀介质中的磨损性能、抗腐蚀性能以及对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌性能进行了分析。结果表明,Ag-N复合共渗处理后形成的复合共渗层连续致密,主要由Ag掺杂S相纳米结构沉积层和S相扩散层构成。复合共渗层表面硬度较基材提高了约3~4倍,干摩擦条件下的磨损量较基体最高降低了约84.6%。复合共渗处理后试样在人工模拟体液(SBF)中的耐蚀性较基体不锈钢略有降低,比磨损率较基体降低了约35%。抗菌试验表明,复合共渗层与金黄色葡萄球菌(S.aureus)接触12 h后,达到了100%的杀菌率。     

抗菌时效处理对含Cu双相不锈钢组织和性能的影响 Ⅱ.耐蚀及抗菌性能

采用电化学方法分析了经抗菌时效处理后的含Cu双相不锈钢耐腐蚀性能,同时采用覆膜法测试了其广谱抗菌效果.极化曲线测试结果表明,材料表面存在的ε-Cu等富Cu相成为钝化膜中的薄弱点,粗大富Cu相的时效析出位置易成为点蚀形核源,析出粗大富Cu相所占比例增加使得材料耐点蚀性能减弱;阻抗谱测试显示钝化膜中存在的ε-Cu等富Cu相会降低整体电位及钝化膜电阻,使钝化膜稳定性下降;DL-EPR测试表明,在相界及晶间析出的ε-Cu等富Cu相会使晶间呈现阳极性,导致晶间发生选择性腐蚀,因富Cu相主要在铁素体上析出,与奥氏体相比,其耐晶间腐蚀性能下降严重.抗菌检测表明,富Cu相的相结构和体积分数是影响材料抗菌性能的关键因素,ε-Cu的抗菌效果最好,亚稳态富Cu相次之,固溶Cu最差.ε-Cu相数量越多,抗菌效果越好.     

抗菌时效处理对含Cu双相不锈钢组织和性能的影响 Ⅰ.富Cu相的微观结构及演变规律

采用SEM,XRD以及TEM对经抗菌时效处理后的含Cu双相不锈钢中抗菌富Cu相的微观结构及析出演变规律进行了研究.结果表明,在540 - 580℃温度范围内.双相不锈钢中的铁素体基体及α/γ相界上均有抗菌富Cu相析出,奥氏体内没有新相的析出;随时效时间的延长,析出相逐渐粗化,并由球形颗粒状转变为棒状或长条状;随着时效温度的提高,富Cu相析出速率加快,较快地由颗粒状转变为棒状;时效处理过程中,富Cu相会随时间的延长及温度的提高从亚稳态过渡到稳定的ε-Cu相;ε-Cu相具有复杂的多层孪晶结构,与铁素体基体满足Kurdjumov- Sachs取向关系:（111）_ε-Cu∥（110）_α-Fe,[011]_ε-Cu∥[001]_α-Fe,（111）_ε-Cu∥（121）_α-Fe,[011]_ε-Cu∥[012]_α-Fe.     

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。     

抗菌处理对含Cu奥氏体抗菌不锈钢组织和性能的影响

研究了含Cu奥氏体抗菌不锈钢的两种抗菌处理方法对其组织、抗菌性能、机械性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:不同的抗菌处理影响了抗菌不锈钢基体中富Cu相的析出,低温长时间抗菌处理得到的组织中富Cu相比高温短时间抗菌处理得到的富Cu相更细密,细密的富Cu相对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性更好。与304不锈钢相比,含Cu奥氏体抗菌不锈钢经抗菌处理后对机械性能没有产生明显的影响,耐腐蚀性也没有明显的下降。     

含Ag抗菌双相不锈钢组织及抗菌性能研究

分别添加纯Ag和Cu-Ag合金颗粒制备了含Ag抗菌双相不锈钢并进行了不同温度固溶处理.借助ESEM,XRD和TEM观察并分析组织中含Ag相显微结构及分布.采用覆膜法测试了材料广谱抗菌性能,并与CD4MCu不锈钢及含Cu抗菌双相不锈钢的抗菌效果进行了对比.结果表明,经1050和1150℃固溶处理,添加纯Ag制备的材料基体上都分布着8μm左右的含Ag相颗粒,提高固溶温度并不能使其在基体中的固溶性得到改善.1150℃固溶后,不锈钢组织中还分布着直径约为45 nm的含Ag相颗粒.添加Cu-Ag合金制备的不锈钢经1050和1150℃固溶处理,温度升高能增强含Ag相在基体中的溶解程度,且添加的合金颗粒越小,含Ag相越易固溶.添加150~300μm Cu-Ag合金制备的不锈钢经1150℃固溶处理,含Ag相在g相上几乎完全固溶,而在a相上呈弥散态分布,且其平均粒径直径约18 nm.抗菌性能检测表明,添加不同粒度CuAg合金制备的2种不锈钢都具有优异的抗菌性能,添加纯Ag颗粒制备的不锈钢抗菌性能良好,CD4MCu不具备抗菌能力.     

奥氏体不锈钢表面改性层耐蚀性实验研究：Ⅰ.孔蚀和均匀腐蚀性能

用等离子体源离子渗氮技术在３８０℃处理１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ奥氏体不锈钢,获得了高氮面心相（δＮ）表面改性层。γＮ相层在０．５％－０．６％ＮａＣｌ溶液中具有显著优于原始不锈钢的耐孔蚀性能;在０．５ｍｏｌ／Ｌ Ｈ２ＳＯ４溶液中具有相当于原始不锈钢的耐均匀腐蚀性能。γＮ相的氮浓度影响其耐孔蚀性能,但对其耐均匀腐蚀性能则没有明显影响,γＮ相的室温浸泡与电化学测试取得了规律相同的实验结果。     

2Cr13不锈钢活性屏等离子体源渗氮层组织与耐蚀性能

目的 探讨活性屏等离子体源渗氮技术提高马氏体不锈钢硬度与耐蚀性能的可行性。方法 将2Cr13马氏体不锈钢进行350～550℃、6 h活性屏等离子体源渗氮处理,采用光学显微镜（OM）、电子探针显微分析仪（EPMA）和X射线衍射仪（XRD）分析渗氮层的组织、成分和相结构,使用显微硬度计测试渗氮层的显微硬度,利用电化学腐蚀试验解析评估渗氮层的耐蚀性能。结果 经活性屏等离子体源渗氮处理后,可在马氏体不锈钢表面形成厚度为2～45μm,N原子分数为20%～25%的渗氮层,其表面显微硬度达1050～1350HV0.25,是基体硬度的4～5倍。350℃时,渗氮层以ε-Fe_2-3N相为主,且含有少量αN相;450℃时,渗氮层由αN、ε-Fe_2-3N和γ’-Fe₄N相构成;渗氮温度升至550℃时,渗氮层由α-Fe、CrN和γ’-Fe4N相构成,αN、ε-Fe2-3N相消失。350、450℃时,渗氮层在3.5%NaCl溶液中的阳极极化曲线出现明显钝化区,而未渗氮的2Cr13不锈钢并未发现钝化区,自腐蚀电位E_corr由未渗...     

Microstructure and antibacterial property of stainless steel implanted by Cu ions

Copper ions were implanted into AISI 304 austenitic stainless steel by metal vapor vacuum are (MEVVA) with 60 - 100 keV energy and a dose range (0.2 - 5.0) × 1017 cm-2. Then Cu-implanted stainless steel was treated by a special antibacterial treatment. Antibacterial rates of Cu-implanted stainless steel, Cu-implanted stainless steel with special antibacterial treatment and un-implanted stainless steel were obtained by agar plate method. Phase composition in the implanted layer was analyzed by glancing X-ray diffraction (GXRD). Microstructure of antibacterial stainless steel was observed with transmission electron microscopy (TEM), and changes of the bacterium appearance after 24 h antibacterial action on the surface of un-implanted and Cu-implanted stainless steel with antibacterial treatment were observed with bio-TEM respectively. The results show that stainless steel obtains antibacterial property against E. coli when the Cu ions dose approaches to the saturated one. A suitable amount of Cu-rich phase uniformly disperses on the surface of Cu-implanted stainless steel that is treated by the special antibacterial treatment. The Cu-rich phase naked on the surface has a function of damage to pericellular membrane and cell wall,the pericellular membrane is thickened and the karyon degraded, and finally, bacteria die. Cu-rich phase naked on the surface endows stainless steel with best antibacterial property.     

马氏体不锈钢耐磨焊条及其性能

马氏体不锈钢具有高强度、良好的耐磨损性能以及一定的耐腐蚀性能。研制了一种马氏体不锈钢耐磨焊条,在低碳钢Q235上进行堆焊试验,分析堆焊接头的组织转变,并研究堆焊合金的耐磨性能。结果表明,该焊条具有良好的焊接工艺性能,堆焊层金属与母材结合良好,未出现裂纹等缺陷;堆焊层组织为板条马氏体+碳氮化物+少量残余奥氏体;碳氮化物沿马氏体基体和晶界析出,呈弥散分布,起到细晶强化和析出强化的作用;与母材相比,堆焊层金属的硬度和耐磨损性能明显提高,其磨损机制主要为显微切削和塑性变形。     

奥氏体不锈钢循环离子氮氧共渗工艺研究

对OCr18Ni9奥氏体不锈钢进行氮氧共渗循环离子渗氮试验,并和常规离子渗氮进行对比.利用光学显微镜、显微硬度计、XRD及磨损仪对渗氮层进行分析.结果表明,氮氧共渗循环离子渗氮比常规离子渗氮的渗氮速度快,渗层比常规离子渗氮厚;表面硬度为920 HV0.05(比常规离子渗氮高20 HV0.05),硬度梯度平缓;渗层中的ε相减少,γ'相增多;且渗层中的微量Fe3O4降低了表面摩擦系数,使工件经氮氧共渗循环离子渗氮后获得更高耐磨性.     

离子渗氮对304L不锈钢组织及高温耐磨性能的影响

以焚烧炉用热电偶304L不锈钢套管为研究对象,开展了不同温度的离子渗氮试验研究。采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计等分析了304L不锈钢离子渗氮前后的微观结构与力学性能,并研究了其在400 ℃的耐磨损性能。结果表明,304L不锈钢离子渗氮后,可形成硬度1300 HV以上的表面硬化层。随着渗氮温度的提高,表面硬度有所提升,同时硬化层厚度显著增加。离子渗氮可提高304L不锈钢的磨损性能及耐高温氧化性能。     

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。     

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。     

Improving the surface properties of A286 precipitation-hardening stainless steel by low-temperature plasma nitriding

Plasma nitriding over a wide range of treatment temperatures between 350 and 500 °C and time from 5 to 30 h on A286 austenitic precipitation-hardening stainless steels has been investigated. Systematic materials characterisation of the plasma surface alloyed A286 alloy was carried out in terms of microstructure observations, phase identification, chemical composition depth profiling, surface and cross-section microhardness measurements, electrochemical corrosion tests, dry sliding wear tests and corrosion-wear tests. Experimental results have shown that plasma nitriding can significantly improve the hardness and wear resistance of A286 stainless steels owing to the formation of nitrogen supersaturated S-phase; the surface layer characteristics (e.g. microstructure, case depth and hardness) of the plasma surface alloyed cases are highly process condition dependent and there are possibilities to provide considerable improvement in wear, corrosion and corrosion-wear resistance of A286 steel.     

不锈钢零件表面离子渗氮的研究与应用

不锈钢耐蚀性好,耐磨性差,在许多工况下推广受到限制。研究与实践证明,通过合理的选材,采用等离子渗氮处理,能更好地挖掘不锈钢的潜力,延长不锈钢零件寿命。     

再结晶退火温度对含Cu铁素体抗菌不锈钢耐蚀性的影响

通过金相分析、FeCl₃点腐蚀试验、点蚀坑形貌观测、极化曲线测试等方法,研究了再结晶退火温度对含Cu铁素体抗菌不锈钢耐蚀性的影响。结果表明:在860～980 ℃范围内保温5 min,含Cu铁素体抗菌不锈钢再结晶程度逐渐提升,耐蚀性先增强后减弱,最佳再结晶退火温度为900 ℃。含Cu铁素体抗菌不锈钢在酸性FeCl₃溶液中点蚀坑呈开放式,随再结晶退火温度的升高,点蚀坑面积及深度减小,在980 ℃退火时其数量明显增多。     

活性屏与工件的距离对40Cr钢活性屏离子渗氮行为的影响

为提高40Cr钢的抗磨及耐蚀性能,用304不锈钢冲孔板制成的活性屏对40Cr钢进行离子渗氮(ASPN)处理,研究了活性屏与工件的距离对渗层组织结构和性能的影响,并与普通直流离子渗氮(DCPN)进行了比较。用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、辉光放电光谱仪(GDOES)、显微硬度计、往复摩擦磨损试验机和电化学工作站对渗层组织、相成分、硬度、耐磨及耐腐蚀性能进行分析。结果表明:经不锈钢活性屏离子渗氮处理后,试样表面得到了致密均匀的渗氮层,渗层主要由ε-Fe2-3N、γ′-Fe4N和CrN相组成,且随着试样与活性屏距离从10mm、20mm增加到30mm,对应的渗层厚度从6μm、4.7μm减小到3.5μm。经氮化处理后,40Cr钢的耐磨性和耐腐蚀性都有显著的提高,ASPN处理后试样的耐腐蚀性较DCPN有明显的提高。