【正文】 7Ni7A1）。奧氏體、鐵素體、馬氏體三類不銹鋼雖然應(yīng)用面較廣，但作為結(jié)構(gòu)鋼使用，還存在著一些難以克服的缺陷。為進(jìn)行淬火，必須加熱升溫到臨界點以上，以便碳化物固溶到奧氏體中。表33鐵素鐵不銹鋼的參考退火溫度中國 GB 4237美國 AISI ASTM日本 JISG 4303退火溫度，℃1Cr17430SUS 430750～85000Cr12410LSUS 410L700～8200Cr13Al405SUS 405780～8301Cr15429SUS 429780～8501Cr17Mo434SUS 434780～850鐵素體不銹鋼在退火處理時，一定要縮短在370～550℃溫度范圍內(nèi)的停留時間，特別是對于高鉻的鐵素體不銹鋼。所以在實際生產(chǎn)中，斷面較大的材料一般考慮采用加入Ti、Nb等元素的穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼，因為Ti、Nb等元素對碳親和力較大，這類穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼（如 32347等）可以不需要水淬或其它快速冷卻措施進(jìn)行快冷。相分解物固溶到奧氏體中，然后快速冷卻，使碳呈固溶狀態(tài)的奧氏體保持到常溫，這―處理過程即為固溶處理。不銹鋼熱處理工藝的優(yōu)劣對不銹鋼的耐蝕、耐熱性有很大影響，而且對不銹鋼的加工性能起著決定性的作用。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。奧氏體不銹鋼：含鉻大于18%，還含有 8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。因此滲氮層淺一直是滲氮工藝中存在的問題。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。21 結(jié)果與討論20 試驗材料及方法14 顯微硬度7 不銹鋼的主要作用奧氏體不銹鋼的高塑性、高耐蝕性、良好的焊接性能、韌性和和低溫韌性、無磁性、易加工的優(yōu)點,使其在石油、化工、耐磨性較差,使用受到一定的限制。不銹鋼之所以能得到如此迅猛的發(fā)展，一個重要的因素是其具有耐蝕、耐熱性。10 馬氏體不銹鋼20 試樣表征275 滲氮溫度對3Cr13不銹鋼表面滲氮層組織和性能的影響保溫時間為25—50 h，～ mm。1．1 不銹鋼材料簡介不銹鋼（Stainless Steel）指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性能，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設(shè)備，如耐蝕容器及設(shè)備襯里、輸送管道、耐硝酸的設(shè)備零件等。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。 不銹鋼從20世紀(jì)初發(fā)明至今不足百年的時間，但其發(fā)展和應(yīng)用的勢頭卻異常迅猛。不銹鋼按其組織可以分為奧氏體、馬氏體和鐵素體三類（此外還有沉淀硬化型、鐵素體奧氏體型等），這三類不銹鋼的熱處理無論是處理方法還是目的都不盡相同。所以，對于斷面大的奧氏體不銹鋼都需要預(yù)熱到700～800℃，然后再快速升溫，對于斷面小的奧氏體不銹鋼（如帶鋼）如果升溫速度過慢，碳化物會充分析出，就會導(dǎo)致固溶時間過長，美國阿姆科公司曾制定過一個經(jīng)典的加熱時間表（見表3表32）。該鋼種無淬透性，同奧氏體鋼一樣不能通過熱處理使其硬化，而且由于加熱引起的晶粒長大比奧氏體鋼既快且晶粒度又大。這類不銹鋼有明顯的相變點，可以通過淬火而硬化。馬氏體不銹鋼有回火脆性，回火溫度一般不應(yīng)低于580℃。 通過適當(dāng)?shù)臅r效處理可獲得要求的力學(xué)性能。 2 奧氏體不銹鋼固溶滲氮奧氏體不銹鋼的高塑性、高耐蝕性、良好的焊接性能、韌性和和低溫韌性、無磁性、易加工的優(yōu)點，使其在石油、化工、食品及醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，但由于奧氏體不銹鋼的硬度偏低(HV200—250)、耐磨性較差，使用受到一定的限制．為了提高輿氏體不銹鋼的硬度和耐磨性，應(yīng)用較多的是對奧氏體不銹鋼表面進(jìn)行氮化處理。工作電極即待研究試樣，輔助電極為超純鉑片，參比電極為飽和甘汞電極，實驗所得電位均相對于飽和甘汞電極電位(SCE)，綜合腐蝕測試儀的電位量程為一2000 mV～+2000 mV。結(jié)果表明氮化后試樣的顯微硬度從表面至心部逐漸降低。圖45(c)為滲氮溫度為1050℃、保溫時間4h時，不同氮氣壓力下的氮濃度分布曲線．從圖45(c)中可以看到，～，試樣表面氮含量隨氮氣壓力的增大而增加，％，滲氮壓力為1MPa時，％，％．隨氮氣壓力的增大滲氮層深度變化不大，其氮濃度分布曲線也比較接近。圖47 304奧氏體不銹鋼在1mol/L的硫酸溶液中的陽極極化曲線 試驗結(jié)論，滲氮溫度在900℃～1 150℃之間、保溫時間在2h～16h之間、滲氮壓力在0．1MPa一2MPa之間變化時。通過離子滲氮提高不銹鋼的表面強(qiáng)度，從而提高其耐磨性能來延長使用壽命是一種有效的方法奧氏體不銹鋼不能通過相變進(jìn)行強(qiáng)化，而且常規(guī)離子滲氮由于滲氮溫度高(500℃以上)，滲層中有Cr 的氮化物析出，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，失去了不銹鋼的特性。兩組實驗條件均為：在試樣加熱到保溫溫度前采用高電壓低氣壓，加強(qiáng)離子濺射，去除不銹鋼表面的鈍化層；保溫時氣壓為250～300 Pa，電壓為650～750V，占空比根據(jù)溫度調(diào)整，保溫時間均為4 h，保溫結(jié)束后繼續(xù)通NH3抽真空保護(hù)，自然冷卻到室溫后開爐，取出試樣。圖52為試樣橫截面滲層金相圖，其中圖52(a)為試樣S1的橫截面滲層金相圖，圖52(b)為S2的橫截面滲層金相圖，其滲層深度為65μm。從圖52的滲氮層微觀組織來看，試樣S1的滲氮層經(jīng)腐蝕液腐蝕后呈白亮色，沒有看到明顯的滲氮層；而試樣S2的滲氮層經(jīng)腐蝕液腐蝕后呈黑灰色。從腐蝕液中取出試樣吹干后用分析天平稱出它們的質(zhì)量， 與浸泡前的質(zhì)量相比，未經(jīng)滲氮處理、10102 102 mg/mm2但提高溫度，滲氮速度加快，又會使表面層的硬度有所下降。固溶滲氮工藝至少可改變表面層性能。不銹鋼最適于固溶滲氮。唯一晶粒細(xì)化的方法是在低于TN下遇火后接著加工硬化。然而3號鋼心部的硬度幾乎是2號鋼的=倍。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。 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。用強(qiáng)氣淬系統(tǒng)來限定冷卻時間。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。由圖72可明顯看到550℃的滲氮層比500℃的厚。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。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。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。但提高溫度，滲氮速度加快，又會使表面層的硬度有所下降。使高合金鋼在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。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)。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。而固溶滲氮很好地解決了這一問題，在1100—1150℃ mm。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。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。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。min 1 ,氣壓850 ～ 950 Pa) , 分別在400 ,450 ,500 和550 ℃進(jìn)行離子滲氮6h 。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。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。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)≈％。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。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。表面上氮的濃度隨距表面的距離的增大而減小。 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。而固溶滲氮很好地解決了這一問題，在1100—1150℃ mm。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。 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。通過加強(qiáng)離子濺射，可全方位、較均勻地摧毀不銹