奥氏体不锈钢的低温离子软氮化处理
奥氏体系不锈钢及其热处理工艺
奥氏体系不锈钢及其热处理工艺目录奥氏体系不锈钢及其热处理工艺奥氏体系不锈钢及其热处理工艺1、奥氏体不锈钢（一）奥氏体不锈钢成分奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。
钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。
奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。
奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。
奥氏体不锈钢在不锈钢中一直扮演着最重要的角色，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%。
由于奥氏体不锈钢具有优良的性能和特点，使其越来越受到重视和应用，特别是在核电设备的制造生产中，更是被应用于制造重要、关键的零部件。
此类钢除耐氧化性酸介质侵蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的侵蚀。
此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，便可显著提高其耐晶间侵蚀机能。
高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸具有良好的耐蚀性。
由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合机能，在各行各业中获得了广泛的应用。
以上是奥氏体不锈钢新旧牌号化学成份比较表1奥氏体系不锈钢及其热处理工艺奥氏体不锈钢新旧牌号化学成份对照表1（二）奥氏体不锈钢合金化原理提高钢耐蚀性的方法很多，如表面涂一层耐蚀金属、涂敷非金属层、电化学保护和改变腐蚀环境介质等。
但是利用合金化方法，提高材料本身的耐蚀性是最有效的防止腐蚀破坏的措施之一，其原理及方法如下：1.加入合金元素，提高钢基体的电极电位，从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。
一般钢中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其电极电位。
由于Ni较缺，Si的大量加入会使钢变脆，因此，只有Cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素。
2.插手合金元素使钢(不锈钢)的表面构成一层稳定的、完整的与钢的基奥氏体系不锈钢及其热处理工艺体结合牢固的钝化膜。
304不锈钢低温离子渗氮和氮碳共渗工艺_马胜歌
高硬度特性、又具有 PC 高厚度特性的复合渗层，而且 更节能［7-10］。本文采用离子渗氮（ PN） 、离子氮碳共渗 （ PNC） 和离子氮碳共渗复合离子渗氮 （ PNC + PN） 三 种处理工艺对 AISI304 奥氏体不锈钢进行表面硬化处 理，目的是寻找能获得较好耐腐蚀性和更加合理硬度 梯度的较厚渗层的处理工艺。
图 1 AISI304 奥氏体不锈钢 PN（ a） 、PNC + PN（ b） 和 PNC（ c） 处理后的横断面形貌 Fig． 1 Cross-section morphologies of AISI304 austenitic stainless steel treated by PN （ a） ，PNC + PN （ b） and PNC （ c） processes
17． 9
PNC 工艺获得的渗层最厚，为 17． 9 μm； PN 工艺 获得的渗层最薄，为 9． 7 μm； PNC + PN 工艺获得的渗 层厚度为 16． 7 μm，和 PNC 工艺较接近。在相同处理 温度、处理时间和工作压强下，3 种工艺得到的渗层厚 度相差较大，说明 PNC 比 PN 的渗速高、含 N 和含 C 气体在一起进行离子渗可以起到相互促进的作用。结 合文献［7-10］可知，渗层外层为富 N 层、渗层内层为 富 C 层，渗层中 N 和 C 的最大含量分别出现在不同的 深度。从表 2 可以看到，渗层中内层的厚度和离子渗 过程中通含碳气体的时间相关，PNC 工艺通含碳气体 的时间为 3 h，内层的厚度为 6． 3 μm； PNC + PN 工艺 通含碳气体的时间为 1 h，内层的厚度为 4． 6 μm。值 得注意的 是，PN 工 艺 是 不 通 含 碳 气 体 的，但 也 有 约 2 μm的内部富 C 层，这还可以从后面 2． 2 中的成分分 析结果得到印证。文献［7］认为是离子渗设备中的碳 污染造成的，可以称之为“外部碳说”； 文献［5］认为这
奥氏体不锈钢酸洗与钝化规范
奥氏体不锈钢酸洗与钝化规范1 前言在我公司生产中，经常有不锈钢设备的制作，不锈钢设备由于接触到腐蚀性介质，会造成设备表面有明显的腐蚀痕迹及颜色不均匀的斑痕，因此对不锈钢设备表面的处理尤为关键，不锈钢设备表面的钝化处理就是一个重要环节。
设备表面钝化膜形成不完善，与铁离子接触造成污染，在使用过程中就会出现锈蚀现象，造成运行介质指标变化等。
下面就奥氏体不锈钢设备表面的酸洗钝化处理原理及实际操作的常规工艺过程谈一些看法，以供有关人员参考。
2 概述奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，而且还有良好的冷热加工性能，因此被广泛地用于制造各类具有防腐蚀要求的压力容器，奥氏体不锈钢表面的钝化膜，对其耐腐蚀有很大影响。
奥氏体不锈钢的钝化膜主要是通过对其表面进行酸洗钝化处理得来的。
3 酸洗钝化的原理3.1钝化：金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称金属的钝化。
其钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能中固地附在金属表面上的钝化膜。
这层膜成独立相存在，通常是氧和金属的化合物。
它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解。
奥氏体不锈钢经氧化性介质处理后其表面能形成满足上述要求的钝化膜，但该钝化膜在起活化作用的Cl-、Br-、F-等卤素离子作用下，极易受到破坏。
这也就是虽经酸洗钝化处理的奥氏体不锈钢压力容器在进行水压试验后若不能将水渍除干净，但应控制水的Cl-含量不超过25ppm 的原因之一。
另外并非任何金属的氧化膜都可视作钝化膜，如碳钢在高温氧化后形成的氧化膜由于不能满足牢固地附在金属表面的要求而不能充作钝化膜。
对于奥氏体不锈钢一般采用氧化性强的以硝酸为主剂的溶液来进行处理，为确保钝化处理的效果，在钝化前先对被钝化表面进行酸洗处理。
整个处理过程就称为酸洗钝化处理，筒称酸洗钝化。
奥氏体不锈钢表面硬化处理
表面硬化：
一．利用低压等离子体辉光放电技术在350～450℃之间对奥氏体不锈钢后卡进行渗氮表面强化，在压强100～150KPa，处理60～100分钟即可得到厚度10～30 um左右的高硬度的氮过饱和奥氏体固溶体强化层．采用X射线衍射、电子探针及俄歇谱仪等对渗层进行结构分析表明，在处理温度低于450℃时，渗层为单相氮过饱和奥氏体固溶体层，显微硬度达到IOOOHV，与原基体材料相比，耐磨性提高了2～3倍。
二．利用低压等离子体辉光放电技术在350～450℃之间对奥氏体不锈钢后卡进行快速渗碳表面强化，在压强100～150KPa，处理60～100分钟即可得到厚度10～30 u m左右的高硬度的碳过饱和奥氏体固溶体强化层．采用X射线衍射、电子探针及俄歇谱仪等对渗层进行结构分析表明，在处理温度低于450℃时，渗层为单相碳过饱和奥氏体固溶体层，显微硬度达到900HV，与原基体材料相比，耐磨性提高，抗咬合性能得到改善。
奥氏体不锈钢离子氮化与离子软氮化的比较
维普资讯 http://w莉 等 ： 氏体不锈钢离 子氮化与离子软氮化 的比较 奥
８ ３
由图 １ 以看 出 ， ４ ０℃离 子 氮 化 后 ， 样 ａ可 经 ８ 试
氮化进行研究 ， 发现少量 的甲烷 即可显著增加渗层
厚度 ， 在一 定 范 围 的 甲烷 体 积 分 数 下 获 得 了最 大渗 层 深 度为 ２ ｍ。笔者 认 为在低 温 下进 行软 氮 化形 ０
表 １ 。
表 １ １ ｒ８ ｉＴ 离 子 氮 化 与 离 子 软 氮化 工 艺 参 数 ｌＮ９ ｉ Ｃ
了其制成零件 的使用寿命 ， 难以满足使用要求 。为
了改善 １ ｒ８ ｉＴ 钢 表 面 的耐 磨 性 能 同 时 又 不 显 ＣｌＮ９ ｉ
著 降低 其耐腐 蚀性 ， 运用 离子 氮 化 或 离子 软 氮 化 是
试 验 表 明 ４ ０±１ ９ ０℃是 其最佳 渗氮 温度 。
２ 结果 与 分析
２ １ 渗 层显 微组 织结构 ．
图 １是 经 离 子 氮 化 与 离 子 软 氮 化 处 理 后 的 １ ｒ８ ｉＴ 奥 氏体不 锈 钢 试 样 横 截 面 金 相 照 片 ， Ｃ ｌ Ｎ９ ｉ 从
本文采 用 离子氮 化 与离子 软氮化 两种 方法对 奥 氏体 不锈钢 进行 处 理 。通 过 两 种 工艺 处 理 后 ， 不 对
Ｓｐ２ ０ ｅ．０ ８
文 章 编 号 ：６ ３１９ （ ０ ８ ０ － ８ －２ １７ —５ Ｘ ２ ０ ）５０ ２０ ０
奥 氏体 不 锈 钢 离 子 氮 化 与 离 子 软氮 化 的 比较
魏 莉 ， 晓伟 魏
（ 两华 大学材料科学与工程学院 ，四川 成都 ６０ ３ ） １０ ９
摘
要： 文章对 １ ｒ８ ｉＴ 奥 氏体不锈钢分别进行离子氮化与离子软氮化处理 ， 艺条 件 ： Ｃ ｌＮ９ ｉ 工 处理温度 ４ ０Ｃ， ８ ｑ 处
奥氏体不锈钢低温性能
奥氏体不锈钢低温性能本文旨在介绍奥氏体不锈钢以及其在低温条件下的性能。
奥氏体不锈钢是一种重要的金属材料，具有广泛的应用领域。
在低温环境中，材料的性能会发生变化，因此了解奥氏体不锈钢在低温下的性能至关重要。
奥氏体不锈钢的组成奥氏体不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性能的钢材，其主要成分是铁、铬和镍。
除此之外，它还包含少量的碳、硅和其他合金元素。
这些化学成分赋予了奥氏体不锈钢良好的机械性能和耐腐蚀性。
不锈钢的微观结构对其性能也有重要影响。
奥氏体不锈钢具有奥氏体的微观结构，这是一种稳定的晶体结构，具有良好的塑性和韧性。
奥氏体不锈钢中的铬元素能够形成氧化铬膜（即钝化膜），这种膜可以有效防止金属与外界介质的直接接触，从而实现耐腐蚀性能。
总之，奥氏体不锈钢的化学成分和微观结构决定了其优异的耐腐蚀和力学性能，在低温环境下能够保持良好的性能表现。
本文将探讨奥氏体不锈钢在低温环境中的力学性能、抗腐蚀性能以及其他重要性能。
奥氏体不锈钢在低温条件下具有良好的力学性能。
它表现出较高的抗拉强度、屈服强度和延展性，这使得它成为低温应用的理想选择。
在低温环境中，奥氏体不锈钢仍然能够保持其机械性能，不易发生脆性断裂。
奥氏体不锈钢在低温环境中也具有良好的抗腐蚀性能。
它能够有效抵抗对其金属结构的腐蚀侵蚀，延长使用寿命。
不锈钢中的铬元素形成一层致密的氧化铬层，阻挡了氧气和湿气的进一步侵蚀，从而保护不锈钢免受腐蚀。
除了力学性能和抗腐蚀性能，奥氏体不锈钢在低温下还有其他重要性能。
例如，它具有较低的热传导性，能够保持较低温度下的表面温度；同时具备较高的电导率，能够在低温条件下提供良好的电性能。
此外，奥氏体不锈钢还具有良好的低温冲击韧性和耐磨性。
综上所述，奥氏体不锈钢在低温环境中展现出优异的力学性能、抗腐蚀性能以及其他重要性能。
这使得它在低温应用领域具有广泛的应用前景。
奥氏体不锈钢是一种常用的材料，广泛应用于低温环境下。
了解影响奥氏体不锈钢低温性能的因素对于设计和选择材料具有重要意义。
奥氏体不锈钢的热处理工艺
奥氏体不锈钢的热处理工艺依据化学成分、热处理目的的不同,奥氏体不锈钢常采用的热处理方式有固溶化处理、稳定化退火处理、消除应力处理以及敏化处理等。
1 固溶化处理奥氏体不锈钢固溶化处理就是将钢加热到过剩相充分溶解到固溶体中的某一温度,保持一定时间之后快速冷却的工艺方法。
奥氏体不锈钢固溶化热处理的目的是要把在以前各加工工序中产生或析出的合金碳化物,如(FeCr)23C6等以及σ相重新溶解到奥氏体中,获取单一的奥氏体组织(有的可能存在少量的δ铁素体),以保证材料有良好的机械性能和耐腐蚀性能,充分地消除应力和冷作硬化现象。
固溶化处理适合任何成分和牌号的奥氏体不锈钢。
2 稳定化退火稳定化退火是对含稳定化元素钛或铌的奥氏体不锈钢采用的热处理方法。
采用这种方法的目的是利用钛、铌与碳的强结合特性,稳定碳,使其尽量不与铬结合,最终达到稳定铬的目的,提高铬在奥氏体中的稳定性,避免从晶界析出,确保材料的耐腐蚀性。
奥氏体不锈钢稳定化处理的冷却方式和冷却速度对稳定化效果没有多大影响,所以,为了防止形状复杂工件的变形或为保证工件的应力最小,可采用较小的冷却速度,如空冷或炉冷。
3 消除应力处理确定奥氏体不锈钢消除应力处理工艺方法,应根据材质类型、使用环境、消除应力目的及工件形状尺寸等情况,注意掌握一些原则。
去除加工过程中产生的应力或去除加工后的残留应力。
可采用固溶化处理加热温度并快冷,I类、II类奥氏体不锈钢可采用较缓慢的冷却入式。
为保证工件最终尺寸的稳定性。
可采用低的加热温度和缓慢的冷却速度。
为消除很大的残留应力。
消除在工作环境中可能产生新应力的工件的残余应力或为消除大截面焊接件的焊接应力,应采用因溶化加热温度,I II 类奥氏体不锈钢必须快冷。
奥氏体不锈钢的低温离子氮碳共渗研究_赵程
中国表面工程2003年第5期(总第62期) 23 奥氏体不锈钢的低温离子氮碳共渗研究赵程（青岛科技大学等离子体表面技术研究所，山东青岛266042）摘要：利用低压等离子体辉光放电技术对AISI 316奥氏体不锈钢进行低温离子氮碳共渗硬化处理，处理是在不降低奥氏体不锈钢耐蚀性能的前提下进行的。
处理后的奥氏体不锈钢属于一种无氮化铬或碳化铬析出的氮和碳的过饱和固溶体（S相结构）。
这种渗入钢中的过饱和氮和碳元素引起奥氏体晶格发生畸变，使渗层的硬度和耐磨性都有较大幅度的提高。
由于处理后的奥氏体不锈钢渗层内的最大含氮量和最大含碳量分别出现在不同的深度，因而使离子氮碳共渗处理后的奥氏体不锈钢既有离子渗氮处理的高硬度，又有离子渗碳处理后的高的渗层厚度和良好的硬度梯度等特点。
关键词：奥氏体不锈钢；离子氮碳化处理；S相中图分类号：TG174.444 TG156.8 文献标识码：A 文章编号：1007-9289(2003)05-0023-04Plasma Nitrocarburising of Austenitic Stainless Steel at Low TemperatureZHAO Cheng(Thin Films Laboratury, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042)Abstract: Surface hardening of AISI 316 austenitic stainless steel without degradation of corrosion resistance was carried out using plasma nitrocarburising process at low temperature. It was found that the supersaturation of the alloying elements (N and C) in the austenitic lattice and the precipitation-free layer on austenitic stainless steel (i.e. the S phase) could enhance the layer hardness and wear resistance. The GDS analysis results show that the maximum N and C concentration in the layer were in the different depth. The plasma nitrocarburising layers have not only high hardness as that of plasma nitriding, but also gradual hard profile and high thickness as that of plasma carburising.Key words: austenitic stainless steel; plasma nitrocarburising; S phase0 引言奥氏体不锈钢由于其具有良好的耐蚀性能而广泛地应用在化工和食品工业中，但是由于奥氏体不锈钢的耐磨性能比较差，所以在用奥氏体不锈钢制造的机械零部件，尤其是在一些需要耐磨的部位，奥氏体不锈钢就难以满足使用要求，大大地降低了这些机械零部件的使用寿命。
316L奥氏体不锈钢的氮合金化
2007年第4期宝钢技术316L奥氏体不锈钢的氮合金化淮凯文,余式昌,胡锦程(宝钢研究院不锈钢研究所,上海201900)摘要:采用金相显微镜、XRD、拉伸试验机及高低温冲击试验机等,并结合Ther m o2ca lc软件计算研究了氮对316L奥氏体不锈钢微观组织、析出相、力学性能和耐点蚀性能的影响。
结果表明:氮合金化能够抑制316L 不锈钢中R相和Chi相的析出,增加C r2N的析出倾向,对奥氏体晶粒细化不明显;氮的添加能够提高316L不锈钢的室温强度和-100e以上温度的夏比冲击功,降低-100e以下的夏比冲击功,但对室温拉伸塑性影响不明显。
此外,氮能够改善316L不锈钢的耐点蚀能力。
关键词:奥氏体不锈钢;氮合金化;微观组织;力学性能;耐点蚀能力中图分类号:TG142.71文献标识码:B文章编号:1008-0716(2007)04-0009-04N itrogen Alloying of Austen itic Sta in less Steel316LH ua i Ka i w en,Y u Sh ichang,H u J incheng(Sta in less SteelD iv.,Baosteel R esea rch Institu te,Shangha i201900,Ch i n a) Abstr ac t:E ffect of N additio n o n the m i crostructure,prec i pita te,m echanical proper ties and p itti ng2resistance pro perty of austen iti c sta i n l ess stee l316L was i nvestigated with t he help of the m etall urgi ca lm icroscope,X2ray dif2 fracti on(XRD),tens ile tester,hig h/l o w te m pera t ure i m pact tester,etc.and i n co m b i na ti on w it h t he Ther m o2ca lc technolo gy.R esults sho w t hat t he N add iti on can i nh i b it separati on of the R phase and Chi phase and increase thetendency of C r2N precipitate.It is not obvious f or austen itic grai n refi ne m en t.The N add iti on can i ncrease the 316L.s strength a t t he roo m te m pe rature,and its Charpy i m pact po wer when it i s above-100e.The N add iti on cana lso reduce the Cha rpy i m pact po wer when be l o w-100e.It is not o bvi ous for t he stee l.s tensil e plasticity at theroo m te m pera t ure.In add i tio n,n itrogen can i m prove t he316L.s p itti ng2resistance pro perty.K eywords:austen i tic sta i nless stee;l n itrogen a lloyi ng;m icrostruc t ure;m echanica l prope rti es;p itti ng2resistance pro perty0前言随着AOD(氩氧脱碳)法和VOD(真空氧脱碳)法的普遍采用,含钛或铌稳定化奥氏体不锈钢被超低碳不锈钢(如304L,316L和317L)所取代。
奥氏体不锈钢氮化实验报告
奥氏体不锈钢氮化实验报告奥氏体不锈钢氮化实验报告1. 研究目的通过对奥氏体不锈钢进行氮化处理，探讨其对材料性能的影响，为进一步优化不锈钢材料的应用提供参考。
2. 实验方法材料准备•选择奥氏体不锈钢作为实验材料，保证其化学组成和热处理状态的一致性。
•预先对不锈钢样品进行表面处理，确保样品表面干净、无污染。
实验步骤1.将准备好的不锈钢样品放入封闭式氮化设备中。
2.控制氮化设备的工作参数，包括温度、氮气流量和氮化时间。
3.启动氮化设备，进行氮化处理。
4.完成氮化处理后，将样品取出，进行后续分析和测试。
实验内容•测试样品的表面硬度和耐腐蚀性能。
•使用扫描电子显微镜（SEM）观察样品表面的微观形貌。
•进行X射线衍射分析（XRD），确定氮化处理后的晶体结构变化。
3. 实验结果与分析表面硬度测试结果•未经氮化处理的奥氏体不锈钢样品，表面硬度为HRC 30。
•经过氮化处理后，样品表面硬度提高至HRC 60。
耐腐蚀性能测试结果•通过腐蚀试验，发现经过氮化处理的奥氏体不锈钢样品，腐蚀性能相较未处理的样品有明显提高。
表面形貌观察结果•利用SEM观察，发现经过氮化处理后的表面形貌变得更加光滑，并且出现了氮化物的特征结构。
晶体结构变化分析•通过XRD分析，证实了氮化处理过程中出现了奥氏体不锈钢晶体结构的变化，形成了氮化相。
4. 结论本实验通过对奥氏体不锈钢的氮化处理，观察到了材料性能的显著改善。
经过氮化处理后，样品表面硬度和耐腐蚀性能均得到了提高。
同时，通过微观形貌观察和晶体结构分析，也从不同角度证明了氮化处理的有效性。
本实验结果对于奥氏体不锈钢材料的应用和优化具有重要意义，为进一步提高不锈钢在工程领域的性能提供了有力支持。
5. 参考文献•Smith, (2008). Structure and Properties of Engineering Alloys. Mcgraw-Hill College.。
AISI304奥氏体不锈钢离子碳氮共渗实验过程与结果(1)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟AISI304 奥氏体不锈钢离子碳氮共渗实验过程与结果(1)奥氏体不锈钢在低温下( 小于450℃) 离子渗氮可以得到不含铬氮化物的氮扩大奥氏体相γN , 该相不仅具有高硬度, 好的耐磨性, 还具有比原奥氏体不锈钢更好的耐腐蚀性能[1~2]。
但是奥氏体不锈钢离子渗氮也存在不足,渗氮层硬度梯度大,高脆性和渗层薄导致相对低的承受载荷能力。
奥氏体不锈钢低温( 小于550℃) 渗碳同样可以获得不含铬碳化物的碳扩大奥氏体相γC , 虽然该相的硬度没有γN 大, 但是渗碳层厚度更大些, 同时渗层中硬度逐渐降低和分布有利于承受更高的负荷且具有更高的韧度。
假如对奥氏体不锈钢采用离子碳氮共渗, 可以同时获得具有离子渗氮的高硬度渗层, 又具有离子渗碳的高厚度渗层, 改善了渗层的硬度梯度。
本文采用N2, H2 和少量C2H2 的混合气体进行离子碳氮共渗, 通过调节C2H2 的含量对A实验实验过程A实验用材料为A表1 不同C2H2 含量离子碳氮共渗工艺参数测试方法采用德国Leica 公司DMLM 型金相显微镜观测试样截面金相。
首先将镶嵌好的试样镜面抛光, 然后进行腐蚀。
金相试样的腐蚀液为50%HCl+ 25% HNO3+25%H2O、腐蚀时间为40 s。
用荷兰Panalytical 公司XPert pro 型X 射线衍射仪分析渗层相组成; 测试参数为: 掠射角3° 、扫描范围为30°～60° 、阳极材料为Cu 靶、电压40 kV、电流密度40 mA、石墨单晶器。
采用法国HOR实验结果分析渗层内部晶体组织结构如图1 所示为不同C2H2 含量下A。
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共 渗 的 办 法 对 奥 氏体 不 锈 钢 进 行 表 面 硬 化 处 理 ， 以得 到 高 硬 度 、 渗 层 厚 度 和 合 理 硬 度 梯 度 的硬 高
化层 。
加 以解 决 ］ 虽 然 奥 氏体 不 锈 钢 的离 子 渗 碳 克 服 。 了 奥 氏体 不 锈 钢 离 子 渗 氮 存 在 的 一 些 问 题 ， 渗 但 层 的 硬 度 相 对 较 软 。本 工 作 是 利 用 低 温 离 子 氮 碳
ｓ ｉ ｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ａ ｉ ｕ Ｎ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔ ｉ ｈ ａ ｅ ｅ ｅ ｉ ｈ ｉ ｅ ｅ ｅ ｔ ． ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｍ ｘ ｍ ｍ ａ ｄ Ｃ ｏ ｔ ｎ ｎ ｔ ｅ ｌ ｙ ｒ ｗ ｒ ｎ ｔ ｅ ｄ ｆ ｒ ｎｔｄ ｐ ｈ ｆ Ｔｈ ｌ ｓ ｉｒ ｃ ｒ ｕ ｉ ｉ ｇ ｌ ｙ ｒ ａ ｅ ｎ ｔ ｏ ｌ ｉ ｈ ｈ ｒ ｎ ｓ ｓ ｔ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｔ ｉ ｅ ｐ ａ ｍａ ｎ ｔ ｏ ａ ｂ ｒｓ ｎ ａ ｅ ｓ ｈ ｖ ｏ ｎ ｙ ｈ ｇ ａ ｄ ｅ ｓ ａ ｈ ｔｏｆｐ ａ ｍ ｉｒ — ｄｎ ｉ ｇ， ｂ ｔ ａ ｓ ｒ ｄ ａ ａ ｄ ｐ ｏ ｉ ｎ ｉ ｈ ｃ ｎ ｓ ｓ ｔ ａ ｆ ｐ ａ ｍ ａ ｃ ｒ ｕ ｉｉ ｇ ｕ ｌ ｏ ｇ ａ ｕ ｌｈ ｒ ｒ ｆ ｅ ａ ｄ ｈ ｇｈ ｔ ｉ ｋ ｅ ｓ ａ ｈ ｔｏ ｌ ｓ ａ ｂ ｒ ｓ ｎ ． ｌ Ｋｅ ｒ ｓ ｕ ｔ ｎ ｔ ｃ ｓ ａ ｎ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ ｌ ｓ ａ ｎ ｔ ｏ ａ ｂ ｒｓ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ａ ｓ ｅ ｉ ｉ ｔ ｉ ｌ ｓ ｔ ｅ ；ｐ ａ ｍ ｉｒ ｃ ｒ ｕ ｉ ｉ ｇ；Ｓ ｐ ａ ｅ ｈ ｓ
维普资讯
第 ２ ５卷 第 ３期
２０ ０ ４年 ６月
青 岛
科
技
大
学
学
报
Ｖｏ ． ５ ＮＯ ３ １２ ．
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｄ ｏ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙｏｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＱｉ ｇ ａ ｉｅ ｓｔ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ， ｌ ｇ ｎ
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插 入 一 支 直 径 为 １ ５ｒｒ 热 电偶 用 于 控 制 处 理 ． ｎｎ的 温 度 。在 整 个 处 理 过 程 中 ， 件 的 温 度 控 制 在 工
± １℃ 范 围 内 。 金 相 试 样 是 用 ＫＡＬＬ ＮＧ’ Ｉ Ｓ腐 蚀 液 进 行 刻 蚀 ， 蚀 液 的 成 分 为 ：１ ｕ １，５ 腐 ０ ｇ Ｃ Ｃ ｚ ０ ｇ ＨＣ１ ０ ，５
试 样 材 料 为 ＡＩＩ３ ６奥 氏 体 不 锈 钢 （ 量 分 Ｓ １ 质
数 分 别 为 Ｃ ０ ０ ，Ｃｒ１ ． ３ ，Ｎｉ１ ． ６ ， ．６ ９２ １２
Ｍｏ２ ６ ６ Ｍｎ１８ ， 余 为 Ｆ ）试 样 的 尺 寸 ． ７／， ． ６ 其 ９ ｅ，
为 ２ ． ×６ｒｒ 。 ５４ ｎｎ 试 样 摆 放 在 阴极 平 台 上 ， 中一 个 试 样 中 间 其
１ 实 验 部分
实 验 是 在 ３ Ｗ 直 流 离 子 氮 化 炉 （ ６ｋ ｅ ０ｋ Ｋ１ｃｎｒ
Ｉｎ ｎＧｍｂ ，Ｇ ｒ ｎ ） ｏ ｏ ｈ ｅｍａ ｙ 内进 行 ， 验工 艺 见 表 １ 实 。
表 １ 奥 氏体 不 锈钢 的离子 氮碳 共渗 处理 工艺 参数
Ｔａｂ ｅ １ Ｐｒ ｃ ｓ ｅ ａ ａ ｅ ｅ ｓ ｏ ｌ ｓ ｉ ｒ ｃ ｒ ｕｒｓ ｎ ｆ ａ ｓ ｅ ｔｃ ｓ ａｉ ｌ ｓ ｔ ｅ ｌ ｏ ｅ ｓ ｓ ｐ ｒ ｍ ｔ ｒ ｆ ｐ ａ ｍａ ｎ ｔ ｏ ａ ｂ ｉｉ ｇ ｏ ｕ ｔ ｎｉｉ ｔ ｎ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ
转 速 ６ ・ ｎ 。磨 损 试 验 时 间为 ２ 。 ６ｒ ｍｉ＿ ， ４ｈ
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 渗 层 的 显 微 组 织 结 构 ．
图 １ 炉 内 气 氛 中 体 积 分 数 为 ５ 的 ＣＨ 是 时 ， 离 子 氮 碳 共 渗 处 理 的 奥 氏 体 不 锈 钢 试 样 横 经 截 面 金 相 照 片 ， 照 片 上 可 以看 出 ， 样 表 面 白 色 从 试
幅度 地 提 高 了 其 表 面 硬 度 ， 是 处 理 后 的 奥 氏 体 但 不锈钢 的离子化学热处理是 在低温下 （ 氮＜４０ 渗 ５
自上 世 纪 ８ Ｏ年 代 起 ， 们 一 直 都 在 寻 求 如 何 人 在 不 降低 奥 氏 体 不 锈 钢 耐蚀 性 能 的 前 提 下 ， 高 提 耐 磨 性 能 。 目前 ， 于 奥 氏 体 不 锈 钢 表 面 硬 化 的 用 处 理 方 法 有 离 子 渗 氮 或 渗 碳 ＿ 、 波 渗 氮 、 ｌ 微 ￣ 离
渗 层 内不 同 深 度 的 氮 、 含 量 的 变 化 规 律 是 碳
用 辉 光 放 电光 谱 分 析 仪 （ ＧＤＳ 进 行 定 量 分 析 ； ） 用
Ｘ射 线 衍 射 分 析 仪 测 定 渗 层 的结 构 。 处 理 前 后 奥 氏 体 不 锈 钢 的 耐 磨 性 能 试 验 是 在 盘 销 式磨 损 试 验 机 上 进 行 ， 子 采 用 直 径 为 ９ｒｒ 销 ｎｎ 的 ＷＣ Ｃ ／ ｏ硬 质 合 金 钢 球 ， 载 载 荷 为 １ 试 样 加 ０Ｎ；
摘 要 ：利 用低 压 等 离子 体辉 光 放 电 技 术 对 ＡＩＩ３ ６奥 氏 体 不锈 钢 进 行 低 温 离子 软 氮 Ｓ １
化 硬 化 处理 。 处 理 后 的奥 氏 体 不锈 钢 属 于一 种 无 氮 化 铬 或 碳 化 铬 析 出的 氮和 碳 的过 饱 和
固溶 体 （ Ｓ相 结 构 ） 。这 种 渗 入 钢 中 的 过 饱 和 氮 和 碳 元 素 引 起 奥 氏体 晶 格 发 生畸 变 ， 渗 使 层 的 硬 度 和 耐 磨 性 都 有 较 大 幅 度 的 提 高 。 由于 处 理 后 的奥 氏体 不锈 钢 渗 层 内的 最 大含 氮
量 和 最 大含 碳 量 分 别 出现 在 不 同的 深 度 ， 有 离子 渗 氮 处理 的 高 硬 度 ， 有 离子 渗 碳 处理 既 又
的 高渗 层 厚 度 和 良好 的硬 度 梯 度 等 特 点 。 关 键 词 ：奥 氏 体 不 锈 钢 ；离子 氮碳 化 处理 ；Ｓ相
中 图分 类 号 ：ＴＧ １ ６ ８ ５ ． ２ 文献标识码 ： Ｂ
体 不 锈 钢 的 耐 磨 性 能 较 差 ， 用 奥 氏 体 不 锈 钢 制 在 造 的 机 械 零 部 件 ， 其 是 一 些需 要 耐 磨 的 部位 ， 尤 降
低 了使 用 寿 命 ， 以 满 足 使 用 要 求 。 难
虽 然 奥 氏 体 不 锈 钢 经 过 离 子 化 学 热 处 理 后 大
ｐ ｒ ｔ ｒ ． ｔｗａ ｏ ｎ ｈ ｔｔ ｅ ｓ ｐ ｒ ａ ｕ ａ ｉｎ ｏ ｈ ｌ ｙｎ ｌｍｅ ｔ Ｎ ｎ ｅ ａ ｕ ｅ Ｉ ｓ ｆ ｕ ｄ ｔ ａ ｈ ｕ ｅ ｓ ｔ ｒ ｔｏ ｆｔ ｅ ａ ｌ ｉ ｇ ｅｅ ｎ ｓ（ ａ ｄ Ｃ） ｉ ｏ ｎ
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由于 奥 氏体 不 锈 钢 具 有 良好 的 耐 蚀 性 能 ， 被
广 泛 地 应 用 在 化 工 和 食 品 工 业 中 。但 是 由于 奥 氏
子注入 和离子湮没注入 等 。其中奥 氏体 不锈
钢 的 离 子 化 学 热 处 理 的工 艺 和 设 备 简 单 ， 一 种 是
十分有效的处理方法 。
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Ｊ ｎ ２ ０ ｕ ．０４
文 章 编 号 ：６ ２６ ８ （ ０ ４ ０ —２ ８０ １ ７ — ９ ７ ２ ０ ） ３０ ３ —４
奥 氏体 不 锈 钢 的低 温 离 子 软 氮 化 处 理
赵 程 。孙 定 国
（ 岛科 技大学 等离 子体 表面技 术研 究所 ， 东 青 岛 ２ ６４ ） 青 山 ６ ０ ２
ｇ乙 醇 。
图 １ 离 子 氮 碳 共 渗 层 的 金 相 组 织
Ｆｉ 。１ Ｍ ｅ ａ ｌ ｇｒ ｐｈ ｏｆｓ ｒ ａ ｅ ｌ ｙｅ ｎ ＡＩ Ｉ ３１ ｔ ｅ ｇ ｆｌ ｏ ａ ｕ ｆ ｃ ａ ｒ ｉ Ｓ ６ ｓ ｅ ｌ
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