焊接热对316l不锈钢表面低温渗碳涂层性能的影响

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1、焊接热对316L不锈钢表面低温渗碳涂层性能的影响摘要：奥氏体不锈钢低温渗碳工艺技术的日趋成熟，其正被越来越多的应用到工业领域。首先揭示了生产试验过程中焊接热对316不锈钢表面渗碳层的硬度影响，设计并开展了一系列重复性的验证试验，给出温度对低温渗碳层的硬度和耐腐蚀影响。结果显示，高温能显著降低渗碳层的硬度和耐磨性。通过分析低温渗碳层的结构特性及其形成机理，给出了316L奥氏体不锈钢低温渗碳涂层的合理应用温度应低于350度。　　关键词：不锈钢；低温渗碳；硬度　　1介绍　　不锈钢表面强化技术是指运用物理、化学或物理化学等技术手

2、段来改变“不锈钢及其制作表面成分和组织结构”。其特点是保持不锈钢基体材料的固有特征，又赋予表面所要求的各种强度、耐热性，耐磨损和耐腐蚀性能等，从而适应各种技术和各种服役环境对不锈钢的特殊要求。其最大的优势在于能以极少的材料和能源消耗制备出基体材料难以甚至无法获得的性能优异的表面薄层，从而获得最大的经济效益，因而不锈钢表面强化是当今世界高技术前沿的关键技术，具有广泛的应用前景。　　然而，传统的奥氏体不锈钢渗碳通常是指在高至1010℃的温度情况下进行的，这个温度使得铬碳化合物在渗碳体表面大量的迅速析出。也就是说，提高钢的表面

3、硬度（高至750HV）是以碳化物析出为代价的。碳化物的析出使得奥氏体中的铬元素含量大大地降低了，而不锈钢防锈属性正是由铬元素决定的。因此，高温渗碳在提高不锈钢表面强度的同时，也大大地降低了不锈钢的防锈性，由此也丧失了奥氏体不锈钢最大的优点。　　如何解决不锈钢的高耐磨性和耐腐蚀性一致的问题一直是生产中的难题。在研究利用气态渗碳强化不锈钢表面硬度领域，国外近年来已经取得了很大的成果，并已实现工业化[1，2]。不久前，一家名为Sm直径30mm长的轴销。表1列出了该材料的主要化学成分。试验用的原始退火态316原材料的基体硬度为1

4、80～200HV.　　表面低温渗碳处理委托第三方公司按照指定的渗层深度（20～25um）和硬度（>400HV）的设计要求完成。在实施表面低温渗碳工艺之前，需要进行严密的表面处理。在不锈钢制件的成型过程中，表面都有可能粘上油污、存在毛刺、形成粗糙表面和氧化物，因而在表面处理前，首先必须把油污、毛刺、不平表面和氧化物除去，才能使后续加工获得满意的效果。预处理的步骤[8]主要包括，（1）表面研磨。（2）除油。目的是除净表面油污。实验中，采取化学法除油，先用清水擦洗，后应用10%NaOH溶液除油，后放入装有丙酮的烧杯中（丙

5、酮溶液为有机溶剂，可溶解油脂），用超声波进行清洗。（3）酸洗。目的是除去表面的氧化皮。（4）弱腐蚀。目的是活化待处理表面，除去表面钝化膜，露出基体组织。　　焊接工艺采用传统的TIG焊接，焊接结构和试验装置如图1和2所示。试验中用到了BF51800型高温热处理炉，以重现温度对涂层的性能影响。试验温度从250度到550度，每间隔50度选择一个温度点，保温5分钟。　　硬度计试验选用FM摘要：奥氏体不锈钢低温渗碳工艺技术的日趋成熟，其正被越来越多的应用到工业领域。首先揭示了生产试验过程中焊接热对316不锈钢表面渗碳层的硬度影响，

6、设计并开展了一系列重复性的验证试验，给出温度对低温渗碳层的硬度和耐腐蚀影响。结果显示，高温能显著降低渗碳层的硬度和耐磨性。通过分析低温渗碳层的结构特性及其形成机理，给出了316L奥氏体不锈钢低温渗碳涂层的合理应用温度应低于350度。　　关键词：不锈钢；低温渗碳；硬度　　1介绍　　不锈钢表面强化技术是指运用物理、化学或物理化学等技术手段来改变“不锈钢及其制作表面成分和组织结构”。其特点是保持不锈钢基体材料的固有特征，又赋予表面所要求的各种强度、耐热性，耐磨损和耐腐蚀性能等，从而适应各种技术和各种服役环境对不锈钢的特殊要求。

7、其最大的优势在于能以极少的材料和能源消耗制备出基体材料难以甚至无法获得的性能优异的表面薄层，从而获得最大的经济效益，因而不锈钢表面强化是当今世界高技术前沿的关键技术，具有广泛的应用前景。　　然而，传统的奥氏体不锈钢渗碳通常是指在高至1010℃的温度情况下进行的，这个温度使得铬碳化合物在渗碳体表面大量的迅速析出。也就是说，提高钢的表面硬度（高至750HV）是以碳化物析出为代价的。碳化物的析出使得奥氏体中的铬元素含量大大地降低了，而不锈钢防锈属性正是由铬元素决定的。因此，高温渗碳在提高不锈钢表面强度的同时，也大大地降低了不锈

8、钢的防锈性，由此也丧失了奥氏体不锈钢最大的优点。　　如何解决不锈钢的高耐磨性和耐腐蚀性一致的问题一直是生产中的难题。在研究利用气态渗碳强化不锈钢表面硬度领域，国外近年来已经取得了很大的成果，并已实现工业化[1，2]。不久前，一家名为Sm直径30mm长的轴销。表1列出了该材料的主要化学成分。试验用的原始退火态316原材