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奧氏體不銹鋼低溫離子滲碳工藝技術(shù)有哪些

來源:至德鋼業(yè) 日期:2020-06-27 17:53:25 人氣:1306

  低溫離子滲碳技術(shù)作為奧氏體不銹鋼表面硬化處理使用最為廣泛的技術(shù)之一,利用該技術(shù)得到的滲碳層均勻、韌性好、承載能力強。通過對滲層的觀察及測量,滲層的硬度梯度平緩。而且該技術(shù)滲碳效率較高。由于低溫離子滲碳技術(shù)的諸多優(yōu)點,得到了世界各國的廣泛重視。20世紀90年代,至德鋼業(yè)在英國伯明翰大學實驗室將含碳氣體引入離子處理的氣氛中,成功得到了滲碳層。


  國內(nèi)對于這個技術(shù)的研究也隨之展開,浙江至德鋼業(yè)有限公司在直流低溫離子滲氮的基礎上,結(jié)合之前的研究成果對低溫離子滲碳技術(shù)進行了深入系統(tǒng)的研究,獲得了高硬度、疲勞壽命,耐孔蝕性能等方面均有明顯提高的S相單相表面硬化層,且不伴隨常見的耐蝕性下降。低溫離子滲碳技術(shù)是在低溫(<500℃)條件下進行滲碳處理,將大量碳原子擴散進入不銹鋼表面,形成厚度均勻的擴散層。經(jīng)低溫離子滲碳處理后的奧氏體不銹鋼表面硬度較高,可達到100~1200HV,耐磨性得到明顯提高,且耐蝕性能沒有下降。經(jīng)滲碳處理后的316L不銹鋼的耐孔蝕性和耐應力腐蝕性能得到較大提高,疲勞性能也有較大改善。在奧氏體不銹鋼表面性能明顯提升的同時,由于處理溫度較低,不銹鋼管的尺寸別不會受到影響。低溫離子滲碳技術(shù)的均勻性也很好,在棱角、內(nèi)孔及毫米級孔隙處完全相同。此工藝同時體現(xiàn)了極好的耐微動沖擊磨損性能。


 奧氏體不銹鋼低溫氣體滲碳技術(shù)得到了極大發(fā)展,并應用于商業(yè)化生產(chǎn),技術(shù)較為成熟的公司主要有浙江至德鋼業(yè)有限公司所研發(fā)的LTCSS技術(shù)、荷蘭Bodycote公司掌握的Kolsterising技術(shù)、日本的Airwater公司NV Pionite技術(shù)以及武漢材料保護研究所自行開發(fā)的低溫低壓滲碳技術(shù)。


(1)LTCSS技術(shù)


   LECSS(Low-tempearture colossal supersaturation)工藝由Swagelok公司與凱斯西儲大學的F.Ernst教授課題組共同開發(fā)。該技術(shù)主要應用在316不銹鋼卡套的硬化處理。該技術(shù)的工藝流程如圖所示,在進行滲碳處理前,需進行活化處理,在250℃環(huán)境下利用HCl除去不銹鋼表面的鈍化膜,同時添加N2作為保護氣,防止形成新的鈍化膜,再在470℃下經(jīng)過一氧化碳、氫氣、氮氣的氣氛下進行3小時滲碳處理,再降溫活化表面,最后在470℃下對不銹鋼管進行20~30小時的滲碳處理。金相照片如圖所示,卡套尖角處滲層均勻,白亮層無黑色鉻化物析出,耐蝕性能好。


   經(jīng)LTCSS技術(shù)處理的奧氏體不銹鋼,性能得到極大改善。表面硬度由400HV 0.05增加到1000HV 0.05;耐磨性、耐蝕性及疲勞性能也都得到不同程度的提高。


(2)Kolsterising技術(shù)


   荷蘭人Kolster發(fā)明了Kolsterising技術(shù),之后該技術(shù)由Bodycote公司推廣使用。其工藝是在低于500℃的氣相環(huán)境下,碳原子擴散到不銹鋼表面,引起晶格畸變,從而改變奧氏體不銹鋼的表面性能。圖是該技術(shù)處理的一些產(chǎn)品。Kolsterising技術(shù)處理后的316不銹鋼的金相組織如圖所示,表面為白亮層,而且在直徑0.1mm的深孔中,白亮層的厚度和均勻性也可得到保證。


(3)NV Pionite技術(shù)


  日本Gifu大學的K.Tokaji、M.Akita等與Airwater公司共同研發(fā)出NV Pionite技術(shù)。該技術(shù)的原理如圖所示,在對奧氏體不銹鋼不銹鋼管進行滲碳處理前,先對不銹鋼管表面的鈍化膜進行氟化處理,該過程在N2和NF3混合氣氛中進行。這層氟化物在滲碳氣氛中脫落,從而碳原子可擴散到不銹鋼表面,再將爐內(nèi)溫度升高到773K,在一氧化碳和氫氣氣氛中保溫35小時。


(4)低溫低壓滲碳技術(shù)


  該技術(shù)由武漢材料保護研究所開發(fā)。具體過程如圖所示。進行滲碳處理前先將不銹鋼管在含有F和Cl等鹵元素的鈍性氣體中,除去不銹鋼管表面的鈍化膜,然后在一氧化碳、氫氣和氮氣的混合氣氛中,在470℃下保溫24小時。




本文標簽:不銹鋼低溫滲碳 

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