低温液体氧氮化对奥氏体不锈钢磨损行为的影响

[目的]奥氏体不锈钢被广泛用于制造各种航空电子装备零部件,但其硬度和耐磨性欠佳。[方法]采用低温液体氧氮化技术对304奥氏体不锈钢进行表面改性处理。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、维氏硬度计等分析了所得复合改性层的微观组织和截面显微硬度分布,通过摩擦磨损试验探究了表面改性层的耐磨性。[结果]低温液体氧氮化表面改性层由外侧致密的Fe_(3)O_(4)相和内侧富氮S相构成。S相是含氮过饱和固溶体,含有大量位错、层错和孪晶,因此硬度较高。载荷和温度会影响不锈钢样品的磨损行为,温度升高和载荷增大都会使304奥氏体不锈钢样品和低温液体氧氮化样品的平均摩擦因数轻微下降,磨损体积损失增大。不过低温液体氧氮化处理能够缩短304奥氏体不锈钢样品初始磨损阶段的持续时间,使其在载荷10 N、温度200℃条件下的最大磨损体积损失由1.086 mm^(3)降至0.144 mm^(3)。[结论]低温液体氧氮化处理能够显著提高304奥氏体不锈钢的耐磨性。

中温时效对17-4PH不锈钢液体氮化后组织性能的影响

目的研究低温盐浴氮化17-4PH不锈钢经中温时效处理后氮化层组织性能的变化情况。方法采用光学显微镜(OM)分析氮化层的厚度和显微组织,利用X射线衍射仪(XRD)检测渗氮层的相组成,利用显微硬度计测定渗层的硬度,利用冲刷腐蚀实验评价渗层的耐腐蚀性能。结果 17-4PH不锈钢氮化后在425~475℃时效保温处理,其渗层厚度随时效时间的延长而增加。时效处理使渗层中N原子的浓度发生改变,过饱和扩展奥氏体发生分解,析出与其结构同为面心立方结构的Fe4N、Fe2N和Cr N。时效温度的升高能加速扩展奥氏体的分解,促进Cr N析出及氧化物的生成。经过渗氮时效后,渗层深度可达27.4μm。根据热力学公式计算出N原子在时效过程中的扩散激活能为216.2 k J/mol,表面显微硬度在初期显著升高,达到了近1150HV0.1,随后逐渐降低。在475℃、50 d的时效条件下,冲刷腐蚀中的失重率达到最大值30.3 mg/(h·dm^2)。结论不锈钢氮化后在一定的温度和时间内时效处理会达到最大表面硬度,在随后的保温过程中硬度开始下降。时效处理后17-4PH不锈钢的耐冲刷腐蚀性能下降。

氮化时间对17-4PH不锈钢显微组织和冲蚀性能的研究

针对反应堆内17-4PH不锈钢耐磨性不足的问题,对该不锈钢在430℃进行了不同时间低温液体氮化来研究氮化时间对不锈钢渗层显微组织和冲蚀性能的研究。研究结果表明,氮化层的组织和氮化时间有密切关系。氮化4 h后,渗层的组织为扩展奥氏体和扩展马氏体,氮化8～16 h后,渗层析出Fe4N,氮化40 h后,渗层内大量析出Fe2N,并由于N的渗入导致大量裂纹的产生。液体氮化后不锈钢的硬度由未氮化的309 HV0.1提高到1 100 HV0.1。液体氮化显著提高不锈钢的抗冲蚀能力,氮化4 h的冲蚀失重是未氮化的10%。