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AISI316L不锈钢阳极离子渗氮技术与性能研究

张丹丹  
【摘要】:奥氏体不锈钢因耐腐蚀性能较好而广泛应用于工程材料,但其硬度低,耐磨性差,材料的应用就受到很大的限制。许多表面改性技术曾用于改善奥氏体不锈钢的耐磨性,遗憾的是耐蚀性却相应恶化。低温离子表面氮化处理是改善奥氏体不锈钢表面性能最广泛的应用技术之一。由于采用较低的渗氮工艺温度,获得了完全没有铬的氮化物析出的渗氮层,在奥氏体不锈钢表面硬度提高的同时耐蚀性没有恶化。 然而传统直流辉光放电等离子渗氮方法存在着许多问题,诸如温度不均匀引起渗层厚度分布不均、工件过量变形,工艺过程难以控制,形状复杂工件同炉处理困难,生产效率低。为解决以上问题,本文将工件放置于阳极电位,被处理工件与放电过程无关,避免了传统技术中工件作为阴极所带来的问题。 本实验将AISI316L奥氏体不锈钢样品置于阳极电位进行等离子渗氮,系统的研究了处理温度和时间对样品的氮化层性能的影响,分别研究了氮化层的组织结构和性能:采用X射线衍射(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针显微镜(EMPA)对试样的氮化层组织结构进行分析:采用激光共聚焦显微镜对试样的表面形貌进行分析;采用显微硬度计对试样的表面硬度和硬度梯度进行分析;采用动电位扫描法测量渗氮后的试样的阳极极化曲线对其耐腐蚀性能进行表征;研究了γN相氮化层的热稳定性能。 结果表明阳极离子渗氮技术能有效的对AISI316L不锈钢进行了表面改性处理,避免了如工件温度均匀性差、工件表面打弧等问题。阳极电位下对奥氏体不锈钢进行等离子渗氮,可制备出无CrN析出的、具有单相结构特征的γN相硬化层。该渗层不仅具有高的硬度,还具有良好耐蚀性能特别是点蚀性能。


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