CO浓度对316L不锈钢准平衡气体渗碳的影响

采用准平衡气体渗碳工艺,在不同CO浓度的CO/H2/N2混合气体条件下制备了表面强化层,研究CO浓度对316L奥氏体不锈钢渗碳层的微观结构、碳浓度分布、表面纳米硬度和残余应力的影响。结果表明,准平衡气体渗碳层为单一的扩张奥氏体相;当CO浓度小于30%时,渗碳层厚度、表面纳米硬度和压缩残余应力均随CO浓度的提高而提高,当CO浓度高于35%时,渗碳气体碳活度降低,渗碳表面强化效果降低;经470℃条件下准平衡渗碳20 h后,316L不锈钢渗碳层厚度最高可达30μm,表面碳浓度增加至2.6 mass%,导致表面纳米硬度从3 GPa增加至9 GPa,并产生1300 MPa以上的压缩残余应力。

316L不锈钢准平衡气体渗碳层残余应力研究

利用X线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)研究了316L奥氏体不锈钢准平衡气体渗碳层的残余应力、碳质量分数分布以及微观结构。结果表明:准平衡气体渗碳层内为单一的扩张奥氏体相(S相)结构;C原子的渗入及碳质量分数梯度分布,导致渗碳层表面产生极高的压缩残余应力,局部发生塑性变形。