321奥氏体不锈钢低温盐浴氮化处理及其耐蚀性.docVIP

  321 奥氏体不锈钢低温盐浴氮化处理及其耐 蚀性# 王均* 5 10 （四川大学制造学院, 成都 610065） 摘要：采用 430低温盐浴对 321 奥氏体不锈钢进行氮化处理，研究了氮化时间对渗氮层组 织和性能的影响。利用 XRD 衍射仪、光学显微镜、表面显微硬度计分别分析渗氮层的相组 成、厚度、表面硬度和显微组织。结果表明：321 奥氏体不锈钢在 430氮化不同时间后， 渗氮层厚度和表面硬度都随着时间的延长而增加。氮化时间为 1h 时，氮化层仅为单一的 S 相。用浸泡的方法评价耐蚀性能的结果表明：盐浴渗氮处理后耐蚀性能得到了一定的改善， 在 430氮化 16h，其耐蚀性能是最好的，极大优于没经过渗氮的试样。 关键词：金属材料；奥氏体不锈钢；低温盐浴氮化；显微组织；腐蚀性能 中图分类号：TG174.44 15 Investigation on Low Temperature Salt Bath Nitriding of 321 Austenitic Stainless Steel wang jun (School of manu sci tech．Sichuan University, Chengdu, 610065) 20 25 30 35 40 Abstract: 321 austenitic stainless steel was salt bath nitrided at 430℃ for a certain time, and the effects of nitriding time on microstructure and properties were investigated. The phase composition，thickness，microhardness and microstructure were examined by X-ray diffraction （XRD），Optical microscopy，and Hardness tester，respectively. The results showed that the nitrided layer thickness and hardness increase with increasing nitriding time. The nitrided layer only contained a single S phase after 1hours nitriding. Key words: metal materials；austenite stainless steel; Low temperature salt bath nitriding; Microstructure; Corrosi 0 引言 奥氏体不锈钢由于具有优良的耐蚀性能，被广泛应用于许多工业领域，如油田的阀门组 件、化学处理设备、核反应堆组件等[1,2]。但是其本身的材料强度较低，硬度和耐磨损性能 不足，严重限制了奥氏体不锈钢的应用范围[3-18]。近些年，随着对扩展奥氏体（一般称为 S 相或γ N 相）[5]进行的大量研究，人们发现用低温氮化技术可以大大改善奥氏体不锈钢的耐 点蚀性能、表面硬度以及耐磨损性能。所谓低温盐浴氮化就是在 CrN 等碳氮化物析出的临 界温度以下进行盐浴氮化，来提高材料的表面硬度，同时不牺牲材料的耐蚀性。但这些研究 主要集中在离子氮化技术和工艺上。用盐浴渗氮处理方法改善零件表面性能在生产上已应用 了 60 多年，对几乎 90%牌号的钢铁材料均能进行处理，应用面很广，可显著改善零件的耐 磨、耐腐蚀及抗疲劳性能，至今全国已有上千家企业使用此类技术[1]。盐浴氮化有价格相对 低廉、绿色环保、渗层性能稳定等优点。但是目前关于盐浴氮化对不锈钢耐磨耐蚀性能的研 究，特别是低温盐浴氮化对不锈钢表面硬度、耐蚀性的研究相对较少[19-20]。本文试图采用低 基金项目：国家自然科学基金 教育部博士点新教师基金 200806101051 作者简介：王均（1976—） ，四川阆中人，副教授，主要从事金属表面处理集腐蚀防护研究，联系电话：email: srwangjun@scu.edu.cn. -1-   温盐浴氮化处理提高 321 奥氏体不锈钢的耐蚀性和耐磨性，来满足反应堆运行关键部件选材 的要求。 1 试验方法 实验采用321 奥氏体不锈钢（化学成分见表1）。进行氮化处理前，试样表面顺次用粗 45 砂纸到细砂纸磨平，最后用1200 目的细砂纸抛光。氮化前，试样在无水酒精中超声波清洗 10min，再装入氮化炉中。在430氮化一定的时间，氮化用盐为专用的低温渗氮盐。盐浴 氮化过程中氰