含氮马氏体及其应用（Ⅱ）——工艺与讨论

本文具体介绍了各处获得含氮马氏体的工艺及其应用效果,简单地回顾各种工艺的发展历史,并作了一些 。     

Cr13系不锈钢的固体氮碳共渗

Ｃｒ１３系不锈钢的固体氮碳共渗辽宁工学院（锦州１２１００１）东北输油管道学校锦州产品质量检验所谷志刚王荣吉白虹Ｃｒ１３系马氏体不锈钢是目前用量较大的不锈钢系列，可以进行热处理相变强化，具有较高的强度、硬度、耐磨性及耐蚀性，可以制造汽轮机叶片、阀体、紧...     

马氏体不锈钢低温等离子体稀土氮碳共渗研究

将17-4PH马氏体不锈钢在430℃进行了有无稀土添加的等离子体氮碳共渗处理,其利用OM、XRD、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了共渗动力学、渗层组织结构、硬度以及摩擦磨损行为.结果表明,添加稀土使共渗层组织更加致密,渗层增厚;添加稀土不改变渗层的表面相结构组成,即主要由含氮碳膨胀马氏体(α 'N)、γ '-Fe4N和CrN相组成;添加稀土可使氮碳共渗层厚度增加46％以上,渗层显微硬度可提高100 HV0.1左右,同时明显提高耐磨性能.     

304不锈钢低温离子渗氮和氮碳共渗工艺

在430 ℃对AISI304奥氏体不锈钢分别进行离子渗氮(PN)、离子氮碳共渗(PNC)和离子氮碳共渗加离子渗氮(PNC+PN)处理.利用金相显微镜、辉光放电光谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计测试了试样渗层的横断面形貌、渗层成分、相组成和力学性能.结果表明,AISI304奥氏体不锈钢在430 ℃进行硬化处理时,相对于PN处理,经PNC和PNC+PN处理可以获得更高硬度、更厚渗层,但表面耐腐蚀性下降,3种处理得到的渗层中C和N的最大含量分别出现在不同深度.     

不锈钢低温渗氮和渗碳(续)

奥氏体不锈钢在400℃(750°F)下进行离子渗氮后的渗氮层结构被Ichii命名为S相。关于S相的晶体结构等后来才被研究。对AISI 316钢在低温(450℃、850℃F)和高温(525℃、980℃F)分别渗氮后的光学金相组织示于图1,图中应用的腐蚀剂为     

热处理过程中氮在双相不锈钢和马氏体不锈钢表层的行为

本文研究了双相不锈钢在氮、氩混合气中和在真空中进行渗氮和脱氮热处理，以及含铝及１３ｗｔ％Ｃｒ的不锈钢在氮基气氛中进行渗氮热处理。双相不锈钢在１２５０℃于氮、氩混合气中进行热处理时，若混合气中氮气含量高于８０％，则表层中得到γ单相，而当混合气中氮气含量低于２０％时，表层中得到α单相。双相不锈钢在氮气中于１０５０℃处理，在表面得到γ相，其硬度比心部高出４０ＨＶ，而脱氮使硬度下降，故在真空中处理之试样，     

快速表面改性技术研究

本文介绍一种快速表面改性技术，碳氮共渗时间只需３￣５ｍｉｎ，共渗层厚度即达０．２￣０．４ｍｍ。本文还分析了放电过程及共渗机理、试样温度与电压的关系以及渗层硬度，得出渗层厚度与电压及时间的关系式。     

焊后低温热处理对马氏体不锈钢组织和性能的影响

对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢进行了焊后低温热处理工艺试验(240、300 ℃),通过显微组织分析、拉伸及弯曲试验、硬度试验及残余应力测试对不同低温热处理下焊接接头的显微组织、力学性能、硬度和残余应力等进行了研究。结果表明,经低温热处理后,接头焊缝热影响区组织为回火马氏体及碳化物,接头焊缝区的组织为低碳马氏体+块状马氏体+碳化物,接头的抗拉强度变化不大,硬度略有下降,经240 ℃低温热处理后,焊接接头焊缝处的残余应力消除了69.1%。     

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.     

银离子注入马氏体不锈钢表面改性研究

利用MEVVA源强流离子注入机将银离子注入到马氏体不锈钢表面,注入能量和注入剂量分别为100keV和(0.1~8)×1017ions/cm2。选用革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性大肠杆菌研究了银离子注入不锈钢的抗菌性能,电化学法测定了其耐蚀性能,AES分析了不锈钢注入层中主要元素的浓度分布,讨论了注入剂量与不锈钢抗菌性能及耐蚀性能的关系。研究表明:随银离子注入剂量的增加,银在注入层中的峰值浓度变化不大,但分布深度增加,马氏体不锈钢抗菌性能显著提高。在100keV注入能量、8×1017ions/cm2注入剂量条件下,银离子注入马氏体不锈钢后可以使其具有最佳的抗菌性能,但耐蚀性能略有下降。     

渗碳气氛对奥氏体不锈钢低温离子渗碳的影响

奥氏体不锈钢低温离子渗碳处理是一种能在不降低耐蚀性能的前提下显著提高其表面硬度的有效方法。本文研究了奥氏体不锈钢低温离子渗碳气体比例及炉内压强对渗碳层硬度及厚度的影响。试验结果表明,炉内气体比例及压强对渗碳层硬度及厚度都有较大的影响。当氢气与甲烷比例为(20~30):1、气体压强为400 Pa时,渗碳层的硬度最高,硬化层最厚。     

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.     

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。     

高强度马氏体沉淀硬化不锈钢的低温力学性能

通过对高强度马氏体沉淀硬化不锈钢采用Charpy低温冲击、低温拉伸、常温拉伸等试验方法,研究了该钢的低温力学性能,并通过金相检验（OM）、X射线能量色散谱分析（EDS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等检验手段进行了显微组织、断口形貌、背散射成像、电子衍射谱、面扫描等分析。力学性能满足了设计要求;显微组织均匀,逆变奥氏体弥散均匀分布,析出相弥散细小,均提高了钢的低温韧性。通过试验研究拓展了该钢的低温应用范围,从原来的应用到-40℃拓展到了可以应用到-80℃。     

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。     

不损害耐蚀性的奥氏体不锈钢渗碳强化技术研究进展

奥氏体不锈钢广泛用于制造在腐蚀环境下服役的零部件和构件,但因其强度较低,应用领域受到很大限制。通过对奥氏体不锈钢的耐蚀机制分析,论述了常规渗碳对其腐蚀性能的影响,介绍了当前国内外在不损害其耐蚀性的条件下进行低温强化的技术现状,最后展望了低温渗碳耐蚀强化技术的应用前景。     

沉淀硬化不锈钢表面低温等离子渗碳层组织结构和性能

本研究对15-5PH和17-4PH沉淀硬化不锈钢进行了460 ℃等离子体渗碳处理。利用金相观察、X射线衍射分析对渗碳层组织和相结构进行表征,采用显微硬度计测量渗碳层的硬度,通过极化曲线研究渗碳层在3.5 wt% NaCl溶液中的耐蚀性能。结果表明,经等离子渗碳后,15-5PH和17-4PH不锈钢表面均形成了“双层”组织,渗层主要由含碳“膨胀”马氏体α′_C和少量Fe₃C相组成,渗碳后不锈钢硬度均显著提高。在本试验条件下,渗碳后不锈钢试样的耐蚀性均略有下降,其中15-5PH和17-4PH不锈钢,随着渗碳时间增加,耐蚀性均没有明显变化,而随着渗层深度的增加,15-5PH不锈钢表面渗碳层的耐蚀性逐渐变差;而17-4PH不锈钢表面渗碳层的耐蚀性先增加后降低。