试样遮挡方式对316 L钢离子碳氮共渗渗层均匀性及防腐性能的影响

为了改善离子碳氮共渗(PNC)过程中的边缘效应,研究了316L钢在同一工艺条件下常规离子碳氮共渗(R-PNC)、试样有部分遮挡下碳氮共渗(PC-PNC)、试样在完全遮挡下碳氮共渗(CC-PNC)时,渗层的均匀性及耐蚀性。利用光学显微镜(OM)、原子力显微镜(AFM)、CHI660E型电化学工作站等对渗层结构及耐蚀性能进行了表征。结果表明:R-PNC时,渗层边缘效应明显,试样中心无渗层,耐蚀性较差;PC-PNC时,渗层的均匀性及耐蚀性得到改善,但试样中心仍有无渗层点;CC-PNC时,试样渗层厚度显著增加,边缘效应基本消失,耐腐蚀性比PNC及PC-PNC大幅提升。遮挡方式可改变渗镀过程中试样表面的电场分布、离子运动方向与离子能量等,从而改善渗镀中存在的边缘效应。遮挡板与渗镀面之间的间距为8~10 mm时,有良好的渗镀效果,最佳遮挡间距为8 mm,优化工艺已获得生产应用。

粉末冶金双相不锈钢材料的综合强化方法

本文基于粉末冶金工艺完成了多孔高氮奥氏体不锈钢的制备,实验表明采用高温气体渗氮工艺能够有效将双相不锈钢材料转化为奥氏体不锈钢,可在显微组织中发现CrN相析出物。制备出的多孔高氮奥氏体不锈钢在力学性能、耐腐蚀性能上呈现出明显优势,能够有效实现对双相不锈钢材料的综合强化。

氩气和氢气轰击对304奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响

采用原子力显微镜,X射线光电子能谱、阳极极化曲线和Mott-Schottky曲线分析氩气和氢气轰击对304奥氏体不锈钢表面的微观形貌、元素含量以及耐蚀性能的影响。结果表明：气体轰击后,304奥氏体不锈钢试样表面产生均匀分布的锥形凸起;氩气轰击使表面变得更粗糙,钝化膜中Fe、Cr元素和Cr2O3的含量都降低,而且Ar^＋对Cr原子择优溅射;Ar^＋在阴极位降区获得的电场能比H^＋大,轰击作用更强;氩气轰击后试样耐蚀性下降,钝化膜中含有的氧空穴缺陷比轰击前增多近两个数量级,更容易发生点蚀;而氢气轰击对表面粗糙度,元素含量和耐蚀性几乎没有影响。

离子扩渗工艺对316L不锈钢表层组织及磁性能的影响

采用离子渗氮(PN)、离子渗碳(PC)及离子氮碳共渗(PNC)工艺对316L不锈钢进行表面硬化处理。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、显微硬度仪和振动样品磁强计(VSM)等分析手段对处理后的试验钢组织、显微硬度及磁性能进行表征。结果表明,采用PC、PNC、PN这3种工艺处理的试验钢均可获得膨胀奥氏体相,但是间隙原子含量逐渐增大,晶格膨胀程度逐渐加剧,分别为1.7%、4.1%和5.5%。PNC与PN处理的试样可获得更厚的渗层厚度和更高的表面硬度,表面硬度约为基体的4.5倍。此外,PN处理的试样具有铁磁性,PC和PNC处理的试样则呈现出与原始奥氏体不锈钢一致的弱磁性。与PNC工艺相比,PN处理的试样表现出更弱的Cr与N间相互作用及略大的晶格膨胀,铁磁性却显著增强。在316L不锈钢离子扩渗处理中,诱发顺磁到铁磁转变的首要因素为晶格膨胀,晶格膨胀增大了Fe-Fe原子间距,减少了3d轨道的重叠,从而增大了Fe原子磁矩,使铁磁性显著增强,磁相变的临界晶格膨胀处于4.1%~5.5%之间;次要因素为Cr与N之间的相互作用。316L不锈钢的无磁强化最佳工艺为PNC工艺,具体为温度420℃、阴极电压600 V、气压200 Pa、气氛N_(2)∶H_(2)∶CH_(4)=20∶77∶3、处理时间6 h。采用此工艺对316L不锈钢进行表面强化,可在其表面获得厚度大、硬度高、磁性弱的强化层。

双电源低温渗氮工艺在316不锈钢上的应用

通过正交试验研究了交流脉冲电压、直流脉冲偏压和温度对316不锈钢表面硬度和渗层厚度的影响,获得了双电源低温渗氮最佳工艺参数。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、电化学工作站以及摩擦磨损试验机等研究了最佳工艺下渗氮试样的性能。结果表明,影响渗氮试样性能因素的顺序为:交流脉冲电压>温度>直流脉冲偏压。最佳工艺参数为交流脉冲电压360 V,直流脉冲偏压270 V,温度380℃。对最佳工艺制备的试样与单电源进行对比:渗层厚度为43.4μm,是单电源的8.5倍;表面硬度为1350 HV0.025,是单电源的3.1倍;自腐蚀电位由-256 mV(vs SCE,下同)提高到-180 mV;自腐蚀电流密度从13.90μA/cm^(2)降低到0.45μA/cm^(2);摩擦因数从0.55降低到0.42。双电源渗氮速率的提高是由于高能离子轰击引起的表面结构缺陷和渗氮气体的高度离解。