目前不锈钢S相渗层技术商业应用主要集中在英国、法国、美国和日本等。低温渗氮技术已经得到广泛应用,例如,日本的Air Water公司的NV-Pointer低温渗氮技术应用于螺丝、不锈钢装饰产品;韩国性能优良的SuperlokPowerlok不锈钢卡套式接头;美国ParkerSwagelok卡套管接头、阀门、调压阀等产品。

此外,瑞典桑德维克知识产权股份有限公司申请了中国专利(CN 101184863 A):在不锈钢金属条的表面涂敷一层镍、钌、钴、钯或它们的合金,实现了低温渗氮渗碳。

采用气体渗氮技术,对AISI 304AISI316L两种奥氏体不锈钢材料,在430℃~1050℃温度、2h~8h渗氮时间制备不同的渗氮层,研究渗氮温度对渗层氮含量、组织与物相的影响,探索渗层硬度对耐磨性的影响及作用机理,渗层氮含量与物相对耐腐蚀性能的影响及作用机理。通过对比不同温度时间氮化试样的耐磨性和耐蚀性等性能,较为系统的研究了N对奥氏体不锈钢的作』用机理,进而根据不锈钢服役工况,开发适合不锈钢的表面渗氮处理工艺,力求在不破坏或者降低材料耐蚀性的前提下,提高耐磨性,改善材料表面性能,延长工件使用寿命。

研究内容

为了提高奥氏体不锈钢材料的耐磨性,本课题以AISI 304AISI 316L奥氏体不锈钢两种材料为例,采用气体渗氮技术在其表面获得了一定深度的渗氮层,对所获得@渗氮层的耐磨性和耐蚀性进行了检测表征,探讨渗氮温度、时间、氮元素存在方式与含量对耐磨耐@ 蚀性的影响作用机理。研究在不牺牲不锈钢耐蚀性的前提下,提高奥氏体不锈钢的耐磨性,改善材料表面性能,开发奥氏体不锈钢表面强化工艺,延长工件使用寿命提供理论参考。具体研究内容如下:

1)气体氮化奥氏体不锈钢改性层的组织结构分析

AISI 304AISI316L奥氏体不锈钢为原材料,利用气体渗氮技术在纯氨气氛、不同温度时间下进行表面渗氮层制备,得到不同组成成分的表面改性氮化层。利用金相显微镜、维氏显微硬度计、X射线衍射仪等对比分析了不同渗氮层的组织结构及物相成分。

气体渗氮层摩擦学性能研究

在干摩擦条件下分别对不同温度时间获得的氮化表面改性层进行摩擦磨损实验,对比分析不同表面改性层的耐磨损性能。通◢过对磨痕形貌及磨损量的检测分析,阐明渗氮层的耐磨损机制。

3)气体渗氮层耐蚀性能研究

通过PARSTAT 2273型电化学工作站测得氮化表面改性层在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线。分析不同渗氮层Tafel曲线的腐蚀电位、腐蚀电流,从而得到不同氮化层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀耐腐蚀性能,研究氮元素对耐腐蚀性影响作用机↙理。