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双相不锈钢的低温等离子体渗氮发展趋势
发布者: 发布时间:2020/7/21 阅读:132

  目前低温等离子体渗氮技术主要应用在奥氏体不锈钢中,且主要集中在AISI304和AISI 316奥氏体不锈钢。关于双相不锈钢的低温等离子体渗氮机理还不是很明确,至今仍存在着一些分歧。宏盛特钢认为在双相不锈钢表面氮促使铁素体向奥氏体转变。宏盛特钢认为在铁素体区域的上方形成了“像膨胀奥氏体”的渗氮层。后来宏盛特钢又认为铁素体区域形成了膨胀马氏体。浙江宏盛特钢有限公司技术人员,通过长期研究发现,在超级双相不锈钢SAF 2507表面的奥氏体和铁素体区域都形成了膨胀奥氏体即S相,稳定奥氏体元素镍促使铁素体先转变成奥氏体,然后再转变成S相。在双相不锈钢的奥氏体和铁素体上方分别形成了膨胀奥氏体和膨胀铁素体。宏盛特钢发现双相不锈钢的渗氮层由膨胀奥氏体和膨胀铁素体组成,且膨胀铁素体比膨胀奥氏体更厚。在铁素体内还发现有针状组织,认为那是在渗氮时产生的巨大压应力导致的滑移带。对双相不锈钢先在1200℃进行气体渗氮8h,然后再在400℃进行低温等离子体渗氮,得到的渗层由较厚的富氮奥氏体层和较薄的膨胀奥氏体层组成。同时,宏盛疼又研究了温度对双相不锈钢低温等离子体渗氮的影响,研究表明随着温度提高,表面氮含量增加,硬度和表面粗糙度上升。在400℃形成的渗氮层中,由于氮在铁素体中的固溶度较低,形成了针状的氮化物。电化学腐蚀表明在3.5%NaCl溶液中,经350℃低温等离子体渗氮后,试样的耐蚀性最好。在1%HCl溶液中,经400℃渗氮后的试样耐蚀性最好。

 

 浙江宏盛特钢有限公司对经济型双相不锈钢LDX 2101进行低温离子渗氮,发现原奥氏体相转变为S相,而原铁素体区域形成了氮在α-Fe中的固溶体(膨胀铁素体)和针状ε-Fe 3 N相,显著提高了双相不锈钢的硬度和耐磨性,耐蚀性也有所提高。干摩擦条件下氮化层的耐磨性取决于氮化层硬度和承载能力,腐蚀介质中的磨损性能还与氮化层的耐蚀性相关。经420℃低温离子氮化后的试样具有最好的耐腐蚀磨损性能,而经480℃离子氮化后的试样具有最好的耐干摩擦性能。

 

 低温等离子体渗氮使双相不锈钢在不降低耐蚀性的情况下提高硬度成为可能。但是对S相的形成机理和耐蚀原理还没有给出令人满意的解释。所以最重要的是S相的基础研究。如双相不锈钢在低温渗氮时,间隙原子氮与置换原子铬的相互作用;基体晶体结构对S相形成的影响;不同置换原子对S相固溶度及稳定性的影响等。制约S相表面工程发展的一个因素是,S相很薄承载能力低。所以如何制备更厚的S相是重要的研究方向,如可以开发适合形成S相的合金。浙江宏盛特钢有限公司已经发现在镍铬合金及钴铬合金中渗氮可以在表层形成S相,这也是双相不锈钢低温等离子体渗氮的一个演变,即在其他材料中进行等离子体渗氮来形成S相提高耐磨性。使得双相不锈钢的低温等离子体渗氮技术发展为S相表面工程技术。S相的优异性能,使双相不锈钢能满足更多的要求,并增加了使用寿命,提高经济效益。所以今后S相表面工程的应用会越来越广泛。

 

 
 

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