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。     

钛催渗低温离子渗氮对304不锈钢组织性能的影响

目的 在保障304奥氏体不锈钢良好耐蚀性前提下,研发显著改善表层硬度及耐磨性的低温高效离子渗氮技术。方法 低温离子渗氮时,在试样周围均匀放置微量海绵钛,研发304奥氏体不锈钢创新钛催渗低温离子渗氮技术。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损测试仪,以及电化学工作站等设备分别对试样截面显微组织、物相及成分、截面显微硬度、渗层耐磨性能、耐蚀性能等渗层组织性能进行测试与分析。结果 304奥氏体不锈钢在420 ℃/4 h钛催渗离子渗氮处理后,不仅保持了良好耐蚀性,且渗层耐蚀性比常规低温离子渗氮略有提升,同时,表面硬度与耐磨性大幅提高,表面硬度由常规离子渗氮的978HV0.025提升至1350HV0.025。磨损率由20.9 μg/(N.m)降低至7.4 μg/(N.m),下降了约2/3。特别有价值的是,钛催渗低温离子渗氮效率比传统离子渗氮显著提升,渗氮层厚度由常规离子渗氮的11.37 μm增厚到48.32 μm,即渗氮效率提高到常规离子渗氮的4倍以上。结论 本研究研发的钛催渗低温离子渗氮技术在保障304奥氏体不锈钢优良耐蚀性的同时,能够大幅度提升不锈钢表面硬度及耐磨性能,且具有显著的催渗效果。     

碳氮离子注入奥氏体不锈钢改性研究

用日立S-3000N型扫描电镜，原位纳米力学测试系统（TRIBOINDENTER），原位轮廓同步磨损试验机和CH1660A电化学工作站对离子注入奥氏体不锈钢的组织及耐磨性，耐腐蚀性进行了较深入的探讨，研究结果表明，离子注入可以在不降低甚至提高奥氏体不锈钢耐腐蚀性的情况下大大改善其耐磨性。     

304奥氏体不锈钢固溶渗氮的研究

在氮气中对304奥氏体不锈钢进行固溶渗氮，用电子探针测定了渗氮层的氮浓度分布，用扫描电子显微镜观察了渗氮层的金相组织。结果表明，固溶渗氮可以使304奥氏体不锈钢获得高氮奥氏体层；表面氮浓度随渗氮温度的升高和氮气压力的增大而增加，渗氮层深度随渗氮温度的升高和保温时间的延长而增加；渗氮后空冷和水冷时氮为固溶状态，炉冷时会析出氮化物。     

奥氏体不锈钢耐磨和耐蚀复合改性

采用电子回旋共振(ECR)微波等离子体源离子渗氮技术对奥氏体不锈钢进行氮化处理,获得与等离子体浸没离子注入(PII)结果相似的高硬度、高耐磨性表面改性层。     

温度对AISI304奥氏体不锈钢离子渗氮的影响

对AISI304奥氏体不锈钢进行脉冲电流辉光离子渗氮处理,在不同处理温度(480 ℃、520 ℃、580 ℃)下渗氮8 h后,获得了一定厚度的渗氮层.通过对渗层进行金相分析和硬度测试表明,随着渗氮温度升高,渗层厚度增大,显微硬度先增大后减小.综合温度对渗层厚度与显微硬度的影响,AISI304奥氏体不锈钢卡套辉光离子渗氮温度可采用520 ℃,渗氮后渗层厚度为90 μm,显微硬度为1317 HV0.1.     

304奥氏体不锈钢的同温拉伸行为和形变组织研究

利用金相显微镜、SEM、拉伸试验机研究铸态304奥氏体不锈钢在高温下的力学性能和变形组织特征.结果表明,随着温度的升高,304不锈钢的强度在300～950℃迅速下降,950～1250℃下降变缓;延伸率在950℃时达到最大,为86.28％;断面收缩率在950℃时最大,为94.45％.同时对304不锈钢高温拉伸试样断口进行了宏观和微观形貌观察,并探讨了断口形貌的成因及影响材料塑、韧性的因素.     

渗氮温度对奥氏体不锈钢性能的影响

利用自行研制的直流脉冲离子渗氮设备对奥氏体不锈钢进行离子渗氮,采用显微硬度计、倒置金相显微镜等手段研究了渗氮温度对奥氏体不锈钢显微硬度、金相组织、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响.结果表明,通过离子渗氮处理得到的渗层表面硬度均在1150 HV0.05以上,耐磨性能提高4～5倍,低温离子渗氮在提高耐磨性能的同时保持其耐腐蚀件能基本不变.     

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.     

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。     

304不锈钢离子渗氮工艺研究

对304不锈钢离子渗氮后的渗层性能进行了研究,结果表明,经离子渗氮后,钢的表面性能得到明显改善。影响工件表面结构和性能的主要因素是离子渗氮温度和保温时间。相同的渗氮时间,不同的H2／N2将得到不同性能的渗层。     

奥氏体不锈钢低温离子渗氮工艺研究

对304、316 L奥氏体不锈钢进行了不同温度、不同时间的离子渗氮。研究了渗层的显微组织和耐腐蚀性,测定了渗层的硬度。结果显示,随着渗氮温度的升高,两种钢渗层的表面硬度和深度都增加,而耐蚀性降低。渗氮温度≥400℃时,随着渗氮时间的延长,两种钢渗层的表面硬度变化不大,但深度明显增加,渗层的耐蚀性降低。当渗氮工艺相同时,316 L钢渗氮层的硬度、深度和耐蚀性均比304钢的渗氮层高。     

Growth Process of Low-Temperature Plasma-Nitriding Layer on Austenitic Stainless Steel

The growth process of low-temperature plasma-nitriding layer was investigated by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD).The layer is composed of expanded fcc phase (γN),whose lattice parameter of the layer increases with process time resulting from increasing the nitrogen content. The layer hardness increases gradually with nitrogen content. The high slip band density on the layer surface observed in situ by SEM shows that the surface yield occurs when supersaturated nitrogen content in the layer attains to some value,which is also responsible for the increase in laver hardness.     

304奥氏体不锈钢摩擦学实验研究

针对304奥氏体不锈钢的摩擦性能进行研究。采用洛高温真空硬度计测它在不同温度下的硬度变化,使用万能摩擦试验机,将不同材料的钢球(304球、316球、GCr15球、陶瓷球)分别与304奥氏体不锈钢盘组成摩擦副,进行球盘式摩擦实验,并利用三维形貌仪对盘的摩擦表面进行观测;最后使用高温摩擦磨损试验机研究高温情况下的球盘摩擦性能。实验结果表明:在干摩擦条件下,304不锈钢的耐磨性能弱于316钢、GCr15钢、陶瓷;随着温度的升高,304不锈钢内部组织变软,摩擦因数逐渐下降;同时在摩擦过程中发现试样之间的黏着现象随温度增加逐渐严重,这也符合摩擦因数的变化趋势。     

304NG奥氏体不锈钢在超临界水环境中的腐蚀行为

采用腐蚀增重法研究了304NG奥氏体不锈钢在550~650℃/25 MPa的超临界水(SCW)中的腐蚀行为。使用SEM和EDS分析了材料的氧化动力学、氧化膜表面形貌、氧化膜截面形貌和合金元素分布。结果表明:304NG奥氏体不锈钢在SCW中的腐蚀增重服从抛物线生长规律;在550℃的SCW中具有较好的抗腐蚀性能,当温度升高到650℃时,腐蚀增重速率急剧升高;304NG奥氏体不锈钢在SCW中腐蚀初期形成薄而致密的氧化膜,之后则会出现疖状腐蚀,并且腐蚀岛的尺寸随着腐蚀时间的延长而逐渐增大,650℃时尤为明显;腐蚀生成的氧化膜形态为典型的双层结构。     

304 不锈钢表面 Mo 合金化改性层组织结构及耐磨性研究

目的提高304不锈钢表面耐磨性能。方法利用双辉等离子合金化技术,使304不锈钢表面形成Mo合金化渗层。分析渗层的成分分布和相结构,对比基体材料和Mo合金化改性层的硬度、磨痕形貌和摩擦磨损性能。结果所制备的Mo合金化渗层均匀致密,厚9.6μm,主要由纯Mo相构成。合金化元素Mo在渗层中从基体表面到内部呈梯度分布,表面显微硬度值达806HV0.05。在干摩擦条件下,Mo合金化渗层的比磨损率仅为304不锈钢基体的1/84,使材料的抗磨损性能得到明显改善。结论双辉等离子Mo合金化能够有效改善304不锈钢的抗磨损性能。