奧氏體不銹鋼活性屏離子滲氮的研究.pdf

1、活性屏離子滲氮是一種新的離子滲氮技術(shù)。它克服了直流離子滲氮過程中工件打弧、邊緣效應(yīng)、空心陰極效應(yīng)、爐內(nèi)工件溫度不均勻、工件溫度控制困難等一些固有缺點(diǎn)，并能達(dá)到與直流離子滲氮相同的處理效果，比較適合對奧氏體不銹鋼進(jìn)行低溫滲氮處理，尤其是處理一些形狀復(fù)雜且尺寸差異較大的奧氏體不銹鋼零件。 本文利用活性屏離子滲氮技術(shù)，對AISI 316L奧氏體不銹鋼的低溫滲氮處理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。借助于一些先進(jìn)的分析儀器和分析方法，如場發(fā)射掃描電鏡(

2、SEM)、X射線衍射儀(XRD)、金相顯微鏡(OM)、顯微硬度計(jì)和電化學(xué)分析儀等，對滲氮層進(jìn)行測試和分析。探討滲氮溫度、滲氮時(shí)間、試樣的電位狀態(tài)以及活性屏材質(zhì)等因素對滲氮層表面形貌、相結(jié)構(gòu)、金相組織、顯微硬度和耐蝕性能等的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，工件溫度和處理時(shí)間都對奧氏體不銹鋼的滲氮結(jié)果起著重要的作用。在低溫、短時(shí)間的處理?xiàng)l件下，可得到無氮化物析出的S相單相滲氮層。滲氮層不僅具有高的硬度，還保持了其原有良好的耐蝕性。隨著工件溫度

3、的提高或處理時(shí)間的延長，滲層厚度增加，但滲氮層中有氮化鉻析出，表面耐蝕性能有所下降。 本文還對活性屏離子滲氮的機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，活性屏離子滲氮是一個(gè)吸附-脫附的過程。從活性屏上濺射下來的中性S相粒子起到滲氮載體的作用。這些納米數(shù)量級的粒子在濺射、遷移和沉積的過程中，通過表面的吸附和脫附作用，將活性氮原子傳輸?shù)讲讳P鋼表面，并滲入基體的內(nèi)部，形成S相的滲氮層。在低氧富氫的氣氛中，活性屏空間的各種粒子，通過碰撞作用消除了表面鈍