316L不锈钢低温等离子体渗氮与性能研究

(1)380℃低温辉光等离子渗氮处理12h后,AISI316L不锈钢试样表层获得了渗氮层,结合金相及EPMA分析,外径相同的圆环,当比表面积为0.3cm 2 kg-1时,试样渗氮后渗氮层中N元素分布均匀,没有明显的富集,其N元素表面最多,越靠近基体,N元素含量越低,呈递减分布,渗氮层中Cr元素呈现递减分布,但没有N元素递减那么陡峭。当比表面积增大到0.7cm 2 kg-1时,渗层厚度相比比表面积0.3cm 2 kg-1试样厚13μm,且有很明显的析出物,渗氮层经腐蚀后呈白亮层与黑色层的混合物,渗氮层一半呈黑色,析出严重,N元素的分布不均匀,在硬质相中N元素的分布很少,反而有明显的Fe元素富集,富集区域呈现团簇状。

(2)在相同的低温辉光等离子渗氮工艺条件下,AISI316L奥氏体不锈钢试样比表面积越大,渗氮层越厚,表面硬度越高;AISI316L不锈钢基体硬度为240HV 0.05,低温渗氮后,不同比表面积试样表面硬度分别达到1015HV 0.051080 HV 0.051176HV 0.05;渗氮试样表面硬度相比未渗氮试样表面硬度提高了4~5倍。

(3)AISI316L奥氏体不锈钢低温辉光等离子渗氮后,在干摩擦条件下,显著降低摩擦系数,提高了摩擦磨损性能,比表面积越大表面硬度越高,渗氮层越厚,摩擦系数越低,耐磨性越好,磨损量越少。试样表面硬度越小,氮渗层越薄,摩擦系数越大,且磨痕上面有皲裂现象,摩擦磨损性能越差。

(4)AISI316L不锈钢基体的点蚀电位为-0.4115V SCE,对应的腐蚀电流为3.196×10-6A/cm 2,随着比表面积的增加,低温渗氮处理后试样点蚀电位分别为-0.4272V SCE-0.4532V SCE-0.4683V SCE,对应的腐蚀电流分别为3.773×10-6 A/cm 25.534×10-6A/cm 26.656×10-6 A/cm 2。低温渗氮处理后点蚀电位相比AISI316L不锈钢基体略有下降,但基本维持在同一水平;相同工艺条件下,试样比表面积越大,渗氮层析出物越多,点蚀电位越低,腐蚀电流越大,耐蚀性越差。

(5)380℃低温辉光等离子渗氮处理12h后,300系列奥氏体不锈钢试样表层获得了双渗氮层,结合金相及EPMA分析,试样渗氮后渗氮层中N元素分布均匀,没有明显的富集,其N元素表面最多,越靠近基体,N元素含量越低,呈递减分布,渗氮层中Cr元素也呈现同样的规律,Ni元素及Mo元素在整个渗层及基体中分布很均匀,没有发生明显的富集,且其横截面含量没有变化,说明NiMo元素在渗氮中很稳定,不会形成氮的化合物。而γN相显著提高了300系列奥氏体不锈钢表面的硬度,AISI 304L不锈钢渗氮后渗层最厚,表面硬度最高,其所对应的摩擦系数最小,摩擦系数在0.75左右,AISI 316L不锈钢渗氮渗层及表面硬度相比AISI 304L不锈钢较低,其渗层所对应的摩擦系数较AISI 304L不锈钢渗层的摩擦系数较大,摩擦系数在0.82左右,AISI 321渗氮渗层最薄,表面硬度最小,其所对应的摩擦系数最大,摩擦系数在0.96左右。

(6)300系列奥氏体不锈钢低温渗氮后,点蚀电位和300系列奥氏体不锈钢基体维持在同一水平,点蚀电位在-0.4115V左右,AISI304L不锈钢渗氮后试样腐蚀电流为8.522×10-7 A/cm 2,腐蚀电流相比AISI304L不锈钢基体减小了一个数量级,AISI316L不锈钢渗氮后试样腐蚀电流为3.165×10-6 A/cm 2AISI321渗氮后试样腐蚀电流为3.441×10-6 A/cm 2,与基体相差不大。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|小口径厚壁钢管

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