不銹鋼表面離子滲氮(碳)技術(shù)

時(shí)間：2015-03-27作者：瑪瑞金屬材料有限公司瀏覽：64

不銹鋼應(yīng)用范圍十分廣泛。面對(duì)當(dāng)前資源嚴(yán)重短缺的現(xiàn)狀，采用各種強(qiáng)化措施來改善已開發(fā)不銹鋼鋼種的性能，進(jìn)一步發(fā)揮各種不銹鋼的優(yōu)勢(shì)，拓展其應(yīng)用范圍，是一項(xiàng)迫切而意義深遠(yuǎn)的工作。表面改性處理是低成本而有效提高材料表面硬度、**性和抗疲勞性能的重要方法。 

　　由于不銹鋼表面氧化膜的存在，使一般的氣體滲氮很難進(jìn)行。雖然表面活化處理后的不銹鋼可以進(jìn)行氣體滲氮處理，但是工序復(fù)雜，不易控制，所以人們逐漸采用了一些新的滲氮工藝技術(shù)。離子滲氮技術(shù)就是其中應(yīng)用較廣的一種。常規(guī)離子滲氮是在 500～560℃溫度下的N2和H2或NH3混合氣氛中進(jìn)行的。由于離子滲氮能直接去除不銹鋼表面的鈍化膜，并易于實(shí)現(xiàn)局部滲氮和較容易控制氮?jiǎng)?，在不銹鋼表面強(qiáng)化方面顯示出較大優(yōu)越性。對(duì)一些馬氏體不銹鋼進(jìn)行離子滲氮的結(jié)果表明，離子滲氮可有效地在不銹鋼表面形成一定厚度的滲氮層，而不需要進(jìn)行去除氧化膜的預(yù)處理。滲氮后的不銹鋼硬度和**性均有顯著提高。但是常規(guī)的離子滲氮容易在不銹鋼表面形成CrN而使基體出現(xiàn)貧鉻，進(jìn)而降低不銹鋼的耐蝕性。所以，盡管經(jīng)離子滲氮處理后不銹鋼的表面硬度、**性和抗擦傷、抗膠合能力有大幅度提高，但若處理不當(dāng)，容易發(fā)生表層剝落、硬化層(滲氮層) 厚度不均勻以及耐腐蝕性大幅下降等質(zhì)量問題。

　　為了避免高溫下形成CrN，損害不銹鋼固有的耐蝕性，**發(fā)展低溫處理方法。上世紀(jì)80年代研發(fā)了等離子體低溫滲氮研究，很好地解決了奧氏體不銹鋼經(jīng)處理后耐蝕性降低的技術(shù)難題。該技術(shù)的關(guān)鍵是在低溫下(350～450℃) 進(jìn)行，以避免形成CrN而使基體貧鉻后耐蝕性下降。

　　盡管低溫滲氮技術(shù)克服了滲氮后不銹鋼耐蝕性下降的問題，但離子滲氮也有其本身的缺點(diǎn)，如邊界效應(yīng)、空心陰極效應(yīng)，以及工件溫度不均等。為了克服離子滲氮的缺點(diǎn)，人們開發(fā)了活化屏離子滲氮技術(shù)。在活化屏滲氮技術(shù)中，工件處于懸浮狀態(tài)，離子轟擊金屬屏而不是工件本身。與常規(guī)離子滲氮相比，該技術(shù)可以處理不同形狀的工件，并能消除邊緣效應(yīng)以及空心陰極效應(yīng)，還能方便地測量工件的溫度。對(duì) AISI 420馬氏體不銹鋼的活化屏滲氮行為的研究表明，新工藝不僅消除了邊界效應(yīng)，而且具有較高的滲氮效率，同時(shí)還可以*消除由邊界效應(yīng)引起的腐蝕環(huán)。

　　與滲氮相似，對(duì)不銹鋼進(jìn)行滲碳處理也可分為氣體滲碳和離子滲碳兩大類型。傳統(tǒng)氣體滲碳溫度很高，一般在800～1000℃，所以對(duì)不銹鋼很少使用，主要采用低溫離子滲碳技術(shù)。低溫離子滲碳處理通常在550℃以下進(jìn)行，所用氣體為H2和CH4或C2H2的混合氣體。


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