降低奥氏体不锈钢离子氮化过程中铬的沉积

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1、两华大学硕+学位论文降低奥氏体不锈钢离子氮化过程中铬的沉积材料加工工程研究生魏莉指导教师魏晓伟教授摘要本课题针对AISI304奥氏体不锈钢进行辉光离子渗氮和离子氮碳共渗研究。目的在于提高奥氏体不锈钢硬度与耐磨性的同时，不显著减低其耐腐蚀性能。奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，广泛应用于化工、石油、食品和医疗器械等行业，但是其硬度低、耐磨性差。为了进一步扩大奥氏体不锈钢的应用范围，作者试图采用脉冲电流辉光离子渗氮的方法对其进行表面处理，提高其硬度及耐磨性。辉光离子氮化具有渗速快、工件变形小、节能等优点，广泛应

2、用于各种金属材料，特别是不锈钢零部件，因为离子渗氮前不需要预先去钝化处理，离子氮化的阴极溅射效应，可以清除不锈钢表面的钝化膜。但是离子渗氮提高奥氏体不锈钢表面硬度和耐磨性的同时，使其耐腐蚀性能下降。本文研究了在氨气气氛中渗氮温度、时间、气压和电压，以及氨气与丙酮混合气氛中丙酮含量和共渗温度对渗层质量的影响，利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电位仪等检测方法对渗层金相组织、渗层厚度、渗层相组成、表面显微硬度、极化曲线等进行研究，试验结果表明：离子渗氮与离子氮碳共渗渗层组织相似，均由扩散

3、层构成，扩散层表面的白亮层不明显。渗氮温度对渗氮层和氮碳共渗层质量影响最大，随着处理温度增加，CrN的含量增加，渗层厚度增加，表面显微硬度先增加后减少，渗层硬度梯度逐渐平缓。渗氮时间主要影响渗层厚度，随着渗氮时间延长，渗层厚度显著增加。渗氮气压对渗层厚度和表面显微硬度影响较大，随着渗氮气压升高，两华大学硕士学位论文渗层厚度增大，渗层表面显微硬度先增加后减小，渗层表面显微硬度梯度趋于平缓。渗氮电压影响渗层表面CrN含量和表面显微硬度，随着渗氮电压升高，渗层表面CrN含量减少，表面显微硬度增加。离子氮碳共渗气氛

4、中丙酮含量影响渗层表面CrN的含量、渗层厚度、表面腐蚀速度及渗层硬度梯度，渗氮气氛中加入丙酮有利于降低CrN的含量，随着氮碳共渗气氛中丙酮含量的增加，渗层厚度先增加后减小。降低奥氏体不锈钢离子氮化过程中铬的沉积方法包括：降低渗氮温度，缩短渗氮时间，控制渗氮气压适中，控制渗氮电压偏高，渗氮气氛中添加丙酮。从综合的角度考虑，奥氏体不锈钢离子渗氮的工艺参数为：渗氮温度500℃、渗氮时间2h、气压350Pa、电压900V。离子氮碳共渗时，丙酮含量为2．5％。AISI304奥氏体不锈钢经上述工艺条件处理后，获得的渗层

5、既具有高的硬度，又具有良好的耐腐蚀性。关键词：AISI304奥氏体不锈钢，离子渗氮，离子氮碳共渗，氮化铬lI西华大学硕十学位论文DecreasingChromiumPrecipitationinAusteniticStainlessSteelduringthelonitridingProcessMaterialsProcessingEngineeringCandidateWEILiSupervisorProf．WEIXiaoweiAbstractGlowdischargenitridingandnitroc

6、arburisinginAISI304austeniticstainlesssteelwereapproachedinthispaper．TheaimofthispaperwastoimprovethehardnessandwearresistanceofAISI304austeniticstainlesssteelandretainthecorrosionresistance．Theausteniticstainlesssteelsarewidelyusedinmanyfieldssuchaschemic

7、alindustry,oilindustry,foodprocessingandmedicalapparatusandinstrumentsduetotheirwellcorrosionresistance，buttheyhavelowhardnessandbadwearresistance．Forfurtherexpandingtheapplicationofausteniticstainlesssteels，pulsecurrentionitridingwasemployedtoimprovetheir

8、hardnessandwearresistance．Becauseoftheadvantagesoffastnitriding，smallworkpiecedeformationandenergysaving，ionitridingarewidelyusedindifferentkindsofmetalmaterials，especiallythepartsofstainlesssteel．nlecathodes