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316L不銹鋼低溫等離子體滲氮與性能研究
(1)經(jīng)380℃低溫輝光等離子滲氮處理12h后,AISI316L不銹鋼試樣表層獲得了滲氮層,結(jié)合金相及EPMA分析,外徑相同的圓環(huán),當(dāng)比表面積為0.3cm 2 kg-1時(shí),試樣滲氮后滲氮層中N元素分布均勻,沒(méi)有明顯的富集,其N元素表面最多,越靠近基體,N元素含量越低,呈遞減分布,滲氮層中Cr元素呈現(xiàn)遞減分布,但沒(méi)有N元素遞減那么陡峭。當(dāng)比表面積增大到0.7cm 2 kg-1時(shí),滲層厚度相比比表面積0.3cm 2 kg-1試樣厚13μm,且有很明顯的析出物,滲氮層經(jīng)腐蝕后呈白亮層與黑色層的混合物,滲氮層一半呈黑色,析出嚴(yán)重,N元素的分布不均勻,在硬質(zhì)相中N元素的分布很少,反而有明顯的Fe元素富集,富集區(qū)域呈現(xiàn)團(tuán)簇狀。
(2)在相同的低溫輝光等離子滲氮工藝條件下,AISI316L奧氏體不銹鋼試樣比表面積越大,滲氮層越厚,表面硬度越高;AISI316L不銹鋼基體硬度為240HV 0.05,低溫滲氮后,不同比表面積試樣表面硬度分別達(dá)到1015HV 0.05、1080 HV 0.05、1176HV 0.05;滲氮試樣表面硬度相比未滲氮試樣表面硬度提高了4~5倍。
(3)AISI316L奧氏體不銹鋼低溫輝光等離子滲氮后,在干摩擦條件下,顯著降低摩擦系數(shù),提高了摩擦磨損性能,比表面積越大表面硬度越高,滲氮層越厚,摩擦系數(shù)越低,耐磨性越好,磨損量越少。試樣表面硬度越小,氮滲層越薄,摩擦系數(shù)越大,且磨痕上面有皸裂現(xiàn)象,摩擦磨損性能越差。
(4)AISI316L不銹鋼基體的點(diǎn)蝕電位為-0.4115V SCE,對(duì)應(yīng)的腐蝕電流為3.196×10-6A/cm 2,隨著比表面積的增加,低溫滲氮處理后試樣點(diǎn)蝕電位分別為-0.4272V SCE、-0.4532V SCE、-0.4683V SCE,對(duì)應(yīng)的腐蝕電流分別為3.773×10-6 A/cm 2、5.534×10-6A/cm 2、6.656×10-6 A/cm 2。低溫滲氮處理后點(diǎn)蝕電位相比AISI316L不銹鋼基體略有下降,但基本維持在同一水平;相同工藝條件下,試樣比表面積越大,滲氮層析出物越多,點(diǎn)蝕電位越低,腐蝕電流越大,耐蝕性越差。
(5)經(jīng)380℃低溫輝光等離子滲氮處理12h后,300系列奧氏體不銹鋼試樣表層獲得了雙滲氮層,結(jié)合金相及EPMA分析,試樣滲氮后滲氮層中N元素分布均勻,沒(méi)有明顯的富集,其N元素表面最多,越靠近基體,N元素含量越低,呈遞減分布,滲氮層中Cr元素也呈現(xiàn)同樣的規(guī)律,Ni元素及Mo元素在整個(gè)滲層及基體中分布很均勻,沒(méi)有發(fā)生明顯的富集,且其橫截面含量沒(méi)有變化,說(shuō)明Ni及Mo元素在滲氮中很穩(wěn)定,不會(huì)形成氮的化合物。而γN相顯著提高了300系列奧氏體不銹鋼表面的硬度,AISI 304L不銹鋼滲氮后滲層最厚,表面硬度最高,其所對(duì)應(yīng)的摩擦系數(shù)最小,摩擦系數(shù)在0.75左右,AISI 316L不銹鋼滲氮滲層及表面硬度相比AISI 304L不銹鋼較低,其滲層所對(duì)應(yīng)的摩擦系數(shù)較AISI 304L不銹鋼滲層的摩擦系數(shù)較大,摩擦系數(shù)在0.82左右,AISI 321滲氮滲層最薄,表面硬度最小,其所對(duì)應(yīng)的摩擦系數(shù)最大,摩擦系數(shù)在0.96左右。
(6)300系列奧氏體不銹鋼低溫滲氮后,點(diǎn)蝕電位和300系列奧氏體不銹鋼基體維持在同一水平,點(diǎn)蝕電位在-0.4115V左右,AISI304L不銹鋼滲氮后試樣腐蝕電流為8.522×10-7 A/cm 2,腐蝕電流相比AISI304L不銹鋼基體減小了一個(gè)數(shù)量級(jí),AISI316L不銹鋼滲氮后試樣腐蝕電流為3.165×10-6 A/cm 2,AISI321滲氮后試樣腐蝕電流為3.441×10-6 A/cm 2,與基體相差不大。
文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無(wú)縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管-浙江至德鋼業(yè)有限公司
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