【正文】 。然而3號鋼心部的硬度幾乎是2號鋼的=倍。圖61 不銹鋼心部和表面層之間顯微組織關(guān)系示意圖 最佳合金成分確定如上所述，只有穩(wěn)定的鐵索體不銹鋼不易于固溶滲氮，因為在TN下，與心部為面心立方晶格的奧氏體和混合顯微組織相比，體心立方晶格中加速晶粒長大。因此為了避免馬氏體心部硬度過大，固溶元素的含量應(yīng)較低。此轉(zhuǎn)變表明表面層內(nèi)顯微組織是不穩(wěn)定的，一些奧氏體含量低的CrNi不銹鋼易于誘發(fā)應(yīng)變馬氏體或低溫馬氏體。 工業(yè)固溶滲氮對于高Cr，低Ni的不銹鋼固溶滲氮時，所需的PN低于105Pa。低臺金鋼所需的PN3105Pa，這可在冷壁式真空爐中實現(xiàn)。用強(qiáng)氣淬系統(tǒng)來限定冷卻時間。而將此項技術(shù)應(yīng)用在耐蝕性能相對較低的馬氏體不銹鋼中進(jìn)行表面改性的研究國內(nèi)卻鮮有報道。試樣尺寸為14 mm12 mm ,滲氮處理前將其機(jī)械拋光至表面粗糙度Ra ≤018μm。1)℃、無潤滑條件下進(jìn)行耐磨性試驗, mm、硬度不低于62HRC的GCr15淬火鋼球, N ,時間20min；采用PS2268型電化學(xué)測量儀對不同溫度的滲氮試樣進(jìn)行電化學(xué)耐蝕性試驗(三電極體系,參比電極為飽和甘汞電極SCE ,輔助電極為鉑片,掃描速率為1mV由圖72可明顯看到550℃的滲氮層比500℃的厚。由圖73可知,400 ℃滲氮時幾乎沒有CrN析出。在550 ℃時ε相峰強(qiáng)度突然降低,表明ε相在減少,相反γ′Fe4N相卻突然增多?；w主要是α2( Fe ,Cr) ,低溫形成了ε+α′N相,α′N 相隨著溫度的上升而發(fā)生分解,生成CrN相,由于450 ℃出現(xiàn)了CrN 衍射峰,可以認(rèn)為α′N相的分解溫度范圍是400～450 ℃。ε相所儲存的氮原子此時一部分將變成氣相,另一部分將快速地向試樣內(nèi)部擴(kuò)散。由圖76可知,與滲氮試樣相比,未滲氮試樣磨痕粗糙、擦傷嚴(yán)重、邊緣突起且塑性變形嚴(yán)重。之后隨著滲氮溫度的升高,自腐蝕電位下降(低于未滲氮試樣的) ,550℃滲氮試樣的自腐蝕電位最低。同時較高溫度下滲氮時析出的CrN 會降低基體鉻的含量,故其耐蝕性隨著滲氮溫度的升高而降低。但提高溫度，滲氮速度加快，又會使表面層的硬度有所下降。高硬度的馬氏體表面層對不銹鋼軸承、工具和齒輪很有利；而高強(qiáng)度和韌性的奧氏體表面層可提高不銹鋼件(如液流機(jī)械中的泵和閥門等)的耐空氣和體的腐蝕性。使高合金鋼在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導(dǎo)教師的的督促指導(dǎo)，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。最近這些年，氮是影響高合金鋼發(fā)展的主要因素。而固溶滲氮很好地解決了這一問題，在1100—1150℃ mm。保溫時間為25—50 h，～。在400 ℃滲氮形成了硬度高、致密性好的含氮過飽和固溶體，能夠阻礙腐蝕液尤其是氯離子的侵入,對基體有很好的保護(hù),故耐蝕性能提高。其主要原因是經(jīng)過處理形成了更多硬度高且彌散分布的氮化物。圖74 550℃ 6h滲氮層的SEM形貌從圖75可以看出,隨著滲氮溫度的升高,滲氮層顯微硬度逐漸提高。在550 ℃滲氮時ε相和γ′Fe4N 相峰強(qiáng)度的變化也證實這一點。在低溫下形成的單相被命名為S 相,即膨脹奧氏體γ′N ,分子式可能為(Fe4 ,Cr) N2 ；當(dāng)溫度升高時該相極易分解,生成CrN (γ) 相和α相。500℃和550℃的CrN峰都較明顯。另外,氮優(yōu)先在基體中的Fe3C 上長大而不向內(nèi)部擴(kuò)散,長大的Fe3(C,N) 也會阻止氮的進(jìn)一步滲入,故滲氮層較薄。L1的NaCl溶液) 。min 1 ,氣壓850 ～ 950 Pa) , 分別在400 ,450 ,500 和550 ℃進(jìn)行離子滲氮6h 。 試樣制備與試驗方法試驗用材料為3Cr13 不銹鋼,其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/ %) , ,0. 52P , , , ,余Fe 。離子滲氮是提高不銹鋼表面硬度及耐磨性的有效方法,但是在應(yīng)用離子滲氮對其進(jìn)行表面處理時,材料表面有時會析出CrN及Cr2N相,造成基體貧鉻,在表面硬度顯著提高的同時會導(dǎo)致表面耐蝕性的嚴(yán)重惡化，失去不銹鋼的固有特征。但是在固溶滲氮過程中，爐內(nèi)加壓的氣體溫度為l150℃。這種爐子具有快速液體淬火的優(yōu)點，可防止氮化物的析出。在使用過程中，兩類不穩(wěn)定的奧氏體均可能導(dǎo)致體積和殘余應(yīng)力的變化。4號馬氏體鋼的表面層中，Ni使奧氏體穩(wěn)定，表面氮的含量W(N)≈％。馬氏體或奧氏體表面層分別與兩種或四種顯微組織相組合，因此必須找出一種最佳合金。在二次硬化區(qū)深冷和450℃回火，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；4號鋼類似與含鎳的馬氏體不銹鋼。用圖61中列出的1～6號普通不銹鋼進(jìn)一步說明心部和表面層的相互關(guān)系：l號為鐵素體不銹鋼，心部晶粒長大速度很快，鋼的化學(xué)成分落入陰影區(qū)，因此不推薦用作固溶滲氮；2號在回火條件下，也是鐵素體不銹鋼，從TN淬火后，心部馬氏體含量W為15％。心部的顯微組織從鐵素體(F)加馬氏體(M)到奧氏體(A)逆時針排列。對于馬氏體表面層，可通過在低于TN下進(jìn)行二次硬化來細(xì)化晶粒。表面上氮的濃度隨距表面的距離的增大而減小。其中Nb、V、Ti對氮的吸引力最大，但幾乎不使用，因為在TN下， Nb、V、Ti在鋼中的溶解度很低，形成不溶的氮化物析出。 固溶滲氮工藝原理在固溶滲氮中．氣氛中氮的活度和溶入鋼表面氮的活度之間達(dá)到平衡。固溶滲氮成本很低．可替代加壓冶金或粉末冶金生產(chǎn)的高氮鋼。而固溶滲氮很好地解決了這一問題，在1100—1150℃ mm。保溫時間為25—50 h，～。未經(jīng)滲氮處理的奧氏體不銹鋼由于其表面形成了一層Cr的氧化膜(鈍化層)而起到保護(hù)基體作用，因而耐腐蝕性好；低溫離子滲氮后其耐腐蝕性基本不變， 原因是其表面形成了過飽和奧氏體固溶體，沒有鉻的氮化物析出；而經(jīng)520℃滲氮處理的奧氏體不銹鋼其耐腐蝕性能有較大的下降，原因是Cr與N的親和力比Fe 與N 的強(qiáng)，滲層中有大量Cr的氮化物(CrN、Cr2N)析出，使基體貧鉻，在表面硬度顯著提高的同時表面耐腐蝕性能嚴(yán)重惡化。奧氏體不銹鋼經(jīng)離子滲氮后，由于其表面生成了CrN、Cr2N，而CrN比FeN 的生成熱高，因而更穩(wěn)定，硬度也更高，耐磨性能得到了很大的提高。 滲氮溫度對耐磨性能的影響圖53為奧氏體不銹鋼離子滲氮處理前后耐磨性能的對比圖?？芍?，擴(kuò)散系數(shù)與溫度密切相關(guān)，同時鉻與氮元素之間具有很強(qiáng)的親和力， 也限制了氮的擴(kuò)散， 因此低溫離子滲氮時得到的滲氮層薄。通過加強(qiáng)離子濺射，可全方位、較均勻地摧毀不銹鋼表面的原生鈍化膜和再生鈍化膜， 活化金屬表層和亞表層，使不銹鋼表面晶格缺陷或位錯密度增加，有利于[N]的吸附和擴(kuò)散。從圖51可以看出，試樣SS2的表面硬度是基體的4～5 倍。利用HX1000 型顯微硬度計測量試樣滲氮層橫截面的硬度梯度； 通過倒置金相顯微鏡ICM405 表征試樣的滲氮層形貌； 耐磨試驗是在立軸盤銷式摩擦磨損試驗機(jī)MPX2000 上進(jìn)行； + ，室溫(約25℃)下浸泡24 h 后，用TG328A 分析天平稱重，用失重率來評價耐腐蝕性能。實驗前依次用水磨砂紙打磨試樣，去油污，酒精清洗吹干，放到陰極盤的中央，抽真空到50Pa以下。 試驗材料及方法試驗在自行研制的30kW 直流脈沖離子滲氮爐內(nèi)進(jìn)行。3 滲氮溫度對奧氏體不銹鋼性能的形象不銹鋼具有表面美觀、耐腐蝕性能好、韌性好、容易塑性加工、焊接性能好等特性，廣泛用于石油、化工、食品、醫(yī)療和紡織機(jī)械等行業(yè)。實驗后用放大鏡觀察氮化后試樣表面，無點蝕發(fā)生。水冷由于冷速快，抑制了CrN的析出，氮固溶到奧氏體，使試樣表層為單相高氮奧氏體。從圖中可以看到，保溫時間在2h～16h變化時，試樣表面氮含量的變化不大，％左右。（a）904 L（b）304圖44 904L和304奧氏體不銹鋼的顯微硬度分布 氮濃度分布304滲氮后試樣橫截面的電子探針測量的氮濃度分布結(jié)果如圖45所示。（a）304 固溶處理未氮試樣（b）304 爐冷試樣（1050，1MPa。試樣均用砂紙依次打磨至800。將鋼管的密封端伸入到管式電阻爐中，利用插入爐中的熱電偶測定固溶滲氮溫度。采用固溶滲氮工藝不但提高了奧氏體不銹鋼的硬度和耐磨性，而且提高了其耐蝕性能。這篇論文主要是通過各個方面對不銹鋼的固溶滲氮處理作了充分的闡述，能夠使大家充分了解到不銹鋼的固溶滲氮遠(yuǎn)離以及應(yīng)用。 轉(zhuǎn)變冷卻適用于低于某溫度的冷卻。這種新型不銹鋼的熱處理包括均勻化、完全退火、固溶熱處理、時效處理和轉(zhuǎn)變冷卻。需注意的是馬氏體不銹鋼在淬火后，應(yīng)盡快回火，如不能盡快回火，材料易產(chǎn)生裂紋。馬氏體鋼是熱裂紋敏感性鋼種，該鋼種在低溫時導(dǎo)熱率低，快速加熱時極易產(chǎn)生裂紋，因此在處理大斷面材料時，應(yīng)該先預(yù)熱，然后再快速升溫。馬氏體不銹鋼作為工具鋼用時，處于淬火狀態(tài)。此外該鋼種的焊接性能差（焊縫熱影響區(qū)晶粒粗大且脆）。表33為鐵素體不銹鋼的參考退火溫度。其典型的代表鋼種是430。由于奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱率低，對于斷面較大的材料，無論怎樣快冷，中心部位的冷卻程度仍然很慢，往往因碳化物析出較多而發(fā)生敏化。因為奧氏體型不銹鋼無法通過相變來細(xì)化晶粒，如果晶粒過大，會使材料的抗拉強(qiáng)度明顯下降。由于該鋼種不發(fā)生相變，其熱處理就是加熱到高溫（一般在1000℃以上），奧氏體再結(jié)晶的同時，使在加工中產(chǎn)