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。     

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.     

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.     

低温低压等离子弧辅助离子渗316L不锈钢的耐磨耐蚀性能

目的提高316L不锈钢的硬度、耐磨性。方法在400℃、2 Pa下,利用空心阴极直流弧辅助,进行了316L奥氏体不锈钢离子渗氮(PN)、离子氮碳共渗(PNC)及离子氮碳共渗加离子渗氮复合(PNC+PN)处理。针对处理后的样品,用莱卡显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪、3D形貌仪、球盘式摩擦磨损仪及电化学工作站等对组织、形貌、物相、机械性能及耐蚀性能进行表征。采用显微硬度计、微纳米综合力学系统测试分析处理后样品的力学性能。结果在空心阴极直流弧辅助下,三种工艺可获得超过3 mm/h的渗层生长速度。同316L不锈钢基体相比,PNC+PN复合处理样品的表面硬度提高3倍以上,在3.5%Na Cl中性电解质中的耐蚀电流密度降低约50%。结论 PNC处理和PNC+PN复合处理可获得更大的渗层厚度和更高的表面硬度,渗层中C、N含量越高,渗层组成相的晶格参数越大,渗层中产生的滑移带密度越大。低温低压等离子弧辅助离子渗不仅能有效提高316L不锈钢的表面硬度,还能提高不锈钢的耐蚀能力。     

奥氏体不锈钢低温低压等离子体渗氮

利用低了子体弧源离子渗氮技术,在低压（４×１０＾－１Ｐａ）、低温（３５０～４００℃）条件下进行奥氏体不锈钢表面渗氮处理,可在奥氏体不锈钢表面形成硬度高、耐蚀性好、厚度１０μｍ左右的向氏体中的过饱和固溶体氮化层,最高表面氮浓度达到４５％左右     

超级奥氏体不锈钢904L的焊接

904L是一种高铬镍钼含量的超级奥氏体不锈钢,相比316L和317L它具有更好的耐腐蚀性能,本文分析7904L的焊接特点,并通过焊接工艺评定试验保证了产品的机械性能,确定了合理的焊接工艺并成功应用于实践,焊接质量得到了保证。     

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.     

离子溅射在奥氏体不锈钢离子渗氮中的应用

利用自制的直流脉冲离子渗氮设备采用加强离子溅射预处理方法对奥氏体不锈钢进行了离子渗氮,并与普通的离子渗氮方法进行对比.结果表明,通过加强溅射的方法得到的试样表面硬度在1 200 HV0.5以上,耐磨性能提高了4～5倍,硬度梯度变得更为平缓.     

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。     

奥氏体不锈钢耐蚀渗氮工艺的研究

对AISI 321和AISI 304不锈钢进行了低温离子渗氮,其表面获得了均匀的渗氮层即白亮层。与未经渗氮的钢相比,经离子渗氮的钢表面硬度和耐磨性显著提高,而耐蚀性也并不降低;与经传统的盐浴氮碳共渗的钢相比,经离子渗氮的钢的耐磨性和耐蚀性也均有所提高。对经低温离子渗氮的AISI 321纲渗层进行了XRD分析,发现试样的谱峰明显向低角度偏移。     

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。     

表面镀镍层对904L在氢氟酸溶液中耐蚀性的影响

采用电化学测试、质量损失分析等方法研究了化学镀镍处理对904L奥氏体不锈钢在氢氟酸中腐蚀行为的影响,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对904L不锈钢表面腐蚀形貌进行分析。结果表明:酸性化学镀镍使904L奥氏体不锈钢表面获得了一层分布不均的珊瑚状镀镍层,与原始904L奥氏体不锈钢相比,含镀镍层904L奥氏体不锈钢耐蚀性得到了提高。低浓度的氢氟酸溶液中,镀镍层904L表面可以迅速产生致密的氟化镍沉积层,避免904L表面贫铬区遭受晶间腐蚀。     

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。     

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.     

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。     

304奥氏体不锈钢低温盐浴渗氮处理

采用430℃低温盐浴对304奥氏体不锈钢进行渗氮处理,研究了渗氮时间对渗氮层组织和性能的影响。利用XRD衍射仪、光学显微镜、表面显微硬度计和带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)分别分析渗氮层的相组成、厚度、表面硬度和显微组织。结果表明:304奥氏体不锈钢在430℃渗氮不同时间后,渗氮层厚度和表面硬度都随着时间的延长而增加。渗氮时间为1 h时,渗氮层仅为单一的S相,随着渗氮时间的增加,渗氮8 h时开始有少量CrN生成,渗氮16 h时,渗氮层由大量CrN+S相两相混合。用电化学极化的方法评价耐蚀性能的结果表明:盐浴渗氮处理后耐Cl-点蚀性能得到了一定的改善,在430℃渗氮4 h,其耐蚀性能是最好的,优于没经过渗氮的试样,而在所有的渗氮试样中,渗氮8 h、16 h的试样耐点蚀性能较差。     

Evaluation of microstructure and electrochemical corrosion behavior of austenitic 316 stainless steel weld metals with varying chemical compositions

Austenitic stainless steel weld metals have, in general, inferior corrosion resistance compared with the base metals. This is due to the fact that the weld metal has an inhomogeneous and dendritic microstructure with microsegregation of major elements (i.e., Cr, Mo, and Ni) as well as minor elements (i.e., S and P) at the δ-γ interface boundaries. The nonuniform alloying element concentration around ferrite particles plays a major role in determining the electrochemical corrosion behavior of such weld metals. Although the presence of ferrite is considered to be detrimental as far as the localized corrosion is considered, its exact role in uniform corrosion is still not clear. The uniform corrosion behavior of an alloy is determined by the fundamental electrochemical parameters of the major alloying elements. In this study, an attempt has been made to correlate the microstructure and uniform corrosion behavior of type 316 stainless steel weld metals with varying concentrations of Cr and Mo, and different ferrite contents. From the empirical equations obtained during the analysis of the electrochemical corrosion data, an attempt has been made to understand the role of Cr, Mo, and ferrite in altering the electrochemical corrosion parameters of the weld metal. Based on the extensive microstructural characterization, a dissolution model for the weld metal in the moderately oxidizing medium has been proposed.     

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。