【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(diǎn)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(guó) GB 4237美國(guó) 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(shí)，一定要縮短在370～550℃溫度范圍內(nèi)的停留時(shí)間，特別是對(duì)于高鉻的鐵素體不銹鋼。所以在實(shí)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?yàn)門i、Nb等元素對(duì)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(guò)程即為固溶處理。不銹鋼熱處理工藝的優(yōu)劣對(duì)不銹鋼的耐蝕、耐熱性有很大影響，而且對(duì)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(wèn)題。其特點(diǎn)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(yàn)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(wú)磁性、易加工的優(yōu)點(diǎn),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(gè)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(duì)3Cr13不銹鋼表面滲氮層組織和性能的影響保溫時(shí)間為25—50 h，～ mm。1．1 不銹鋼材料簡(jiǎn)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(lái)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(shí)間，但其發(fā)展和應(yīng)用的勢(shì)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(wú)論是處理方法還是目的都不盡相同。所以，對(duì)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(duì)于斷面小的奧氏體不銹鋼（如帶鋼）如果升溫速度過(guò)慢，碳化物會(huì)充分析出，就會(huì)導(dǎo)致固溶時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，美國(guó)阿姆科公司曾制定過(guò)一個(gè)經(jīng)典的加熱時(shí)間表（見表3表32）。該鋼種無(wú)淬透性，同奧氏體鋼一樣不能通過(guò)熱處理使其硬化，而且由于加熱引起的晶粒長(zhǎng)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(diǎn)，可以通過(guò)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(guò)適當(dāng)?shù)臅r(shí)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(wú)磁性、易加工的優(yōu)點(diǎn)，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(duì)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(shí)驗(yàn)所得電位均相對(duì)于飽和甘汞電極電位(SCE)，綜合腐蝕測(cè)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(shí)間4h時(shí)，不同氮?dú)鈮毫ο碌牡獫舛确植记€．從圖45(c)中可以看到，～，試樣表面氮含量隨氮?dú)鈮毫Φ脑龃蠖黾?，％，滲氮壓力為1MPa時(shí)，％，％．隨氮?dú)鈮毫Φ脑龃鬂B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(yáng)極極化曲線 試驗(yàn)結(jié)論，滲氮溫度在900℃～1 150℃之間、保溫時(shí)間在2h～16h之間、滲氮壓力在0．1MPa一2MPa之間變化時(shí)。通過(guò)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(lái)延長(zhǎng)使用壽命是一種有效的方法奧氏體不銹鋼不能通過(guò)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(shí)表面耐腐蝕性能嚴(yán)重惡化，失去了不銹鋼的特性。兩組實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)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(lái)看，試樣S1的滲氮層經(jīng)腐蝕液腐蝕后呈白亮色，沒(méi)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(huì)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(hào)鋼心部的硬度幾乎是2號(hào)鋼的=倍。因此為了避免馬氏體心部硬度過(guò)大，固溶元素的含量應(yīng)較低。 工業(yè)固溶滲氮對(duì)于高Cr，低Ni的不銹鋼固溶滲氮時(shí)，所需的PN低于105Pa。用強(qiáng)氣淬系統(tǒng)來(lái)限定冷卻時(shí)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(shí)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(chǔ)存的氮原子此時(shí)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(huì)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(jì)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(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有指導(dǎo)教師的的督促指導(dǎo)，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。而固溶滲氮很好地解決了這一問(wèn)題，在1100—1150℃ mm。在400 ℃滲氮形成了硬度高、致密性好的含氮過(guò)飽和固溶體，能夠阻礙腐蝕液尤其是氯離子的侵入,對(duì)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(shí)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(zhǎng)大而不向內(nèi)部擴(kuò)散,長(zhǎng)大的Fe3(C,N) 也會(huì)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(duì)其進(jìn)行表面處理時(shí),材料表面有時(shí)會(huì)析出CrN及Cr2N相,造成基體貧鉻,在表面硬度顯著提高的同時(shí)會(huì)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(diǎn)，可防止氮化物的析出。4號(hào)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(hào)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(shí)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(wèn)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(guò)飽和奧氏體固溶體，沒(méi)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(shí)表面耐腐蝕性能嚴(yán)重惡化。 滲氮溫度對(duì)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(duì)比圖。通過(guò)加強(qiáng)離子濺射，可全方位、較均勻地摧毀不銹