奥氏体不锈钢的低温液体渗氮耐蚀强化工艺研究

论文摘要

奥氏体不锈钢有着出色的耐腐蚀性能,在化工、海洋、石油、仪表制造、食品生物、医学等行业中得到广泛的应用。它的使用量约占整个不锈钢产量的65%～70%。奥氏体不锈钢存在表面硬度低（250～300HV）、耐磨性和抗疲劳性能差。传统渗氮处理能有效提高奥氏体不锈钢的表面硬度,但同时出现Cr的偏析与CrN化合物生成,导致奥氏体不锈钢失去耐蚀属性。低温渗氮处理能够有效抑制CrN的析出,形成传统渗氮层相当硬度的S相,使奥氏体不锈钢的耐蚀性不降低。目前国内外针对奥氏体不锈钢低温渗氮处理工艺的研究主要靠离子法和气体法实现,液体法只有日本进行过研究。为开展奥氏体不锈钢低温液体渗氮工艺研究,本课题利用两种思路研制出可以在450℃以下使用的低温渗氮盐,均取得良好的效果。这两种盐CNO-浓度均超过了47%。使用自行研制出的低温渗氮盐,本文考察了液体渗氮温度对渗层的成分、组织、结构和性能的影响；430℃和440℃温度下液体渗氮时间对层深的影响；氢氟酸和电镀除钝预处理对层深的影响。比较了低温离子渗氮和液体渗氮的组织与结构的不同。对一些试验结果进行了更深入的探讨。在430℃对奥氏体不锈钢进行低温液体渗氮,相比传统液体渗氮,没有发生CrN的析出；渗层生长随着时间增长,8h后速度越来越慢；在3%NaCl溶液中,低温液体渗氮具有更高的维钝电流,但点蚀电位更高,抗点蚀能力增强；5%盐酸溶液浸泡试验表明低温液体渗氮试样耐蚀性与未处理试样相当,但是在6%FeCl3+0.05mol/LHCl溶液中耐蚀性要弱于未处理试样；环块磨损试验表明,低温液体渗氮试样和传统渗氮磨痕相似,摩擦系数低于未处理试样,磨损失重大大降低；低温液体渗氮层和低温离子渗氮层表面具有相似的结构,截面金相表明前者多了一层未知相,可能是碳原子固溶导致的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 项目研究背景
• 1.2 奥氏体不锈钢表面强化工艺
• 1.2.1 引言
• 1.2.2 加工硬化
• 1.2.3 传统渗氮处理工艺
• 1.3 奥氏体不锈钢表面强化技术
• 1.3.1 引言
• 1.3.2 奥氏体不锈钢低温渗氮和渗碳工艺
• 1.3.3 奥氏体不锈钢低温化学热处理表面耐蚀强化机理
• 1.4 课题研究内容
• 第二章 相关性能测试方法
• 2.1 显微硬度
• 2.2 金相检测分析
• 2.3 X射线衍射分析（XRD分析）
• 2.4 腐蚀浸泡试验
• 2.5 电化学阳极极化曲线
• 2.6 磨损试验方法
• -分析方法'>2.7 CNO^-分析方法
• 第三章 低温熔融渗氮盐的研制
• 3.1 引言
• 3.2 熔盐研制
• 3.2.1 试验方法
• 3.2.2 试验条件
• 3.2.3 检测指标
• 3.3 熔盐熔点调整
• 3.3.1 阴离子筛选和研制新路线
• 3.3.2 J-2基盐熔点调整
• 3.3.3 渗氮剂A的调配
• 3.4 挂片试验结果
• 3.4.1 J-2基盐调整熔体挂片结果
• 3.4.2 渗氮剂熔解惰性盐调整熔体挂片结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 奥氏体不锈钢低温液体渗氮工艺研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 试验设备和材料
• 4.2.2 试验样品与性能测试准备
• 4.2.3 分析检测参数
• 4.2.4 试验工艺参数
• 4.3 温度对液体渗氮渗层的影响
• 4.3.1 金相组织分析
• 4.3.2 表面硬度与渗层硬度梯度
• 4.4 处理时间对低温液体渗氮渗层厚度的影响
• 4.5 预处理对渗层厚度的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 奥氏体不锈钢低温液体渗层性能研究及与离子工艺对比
• 5.1 引言
• 5.2 试验方法与检测参数
• 5.3 试验结果
• 5.3.1 扫描电镜和微区成分分析
• 5.3.2 XRD分析
• 5.3.3 电化学阳极极化试验
• 5.3.4 浸泡试验
• 5.3.5 环块磨损试验
• 5.3.6 奥氏体不锈钢低温离子渗氮与低温液体渗氮对比
• 5.4 本章小结
• 第六章 奥氏体不锈钢液体低温渗氮机理探讨
• 6.1 奥氏体不锈钢结构与性能
• 6.2 传统液体渗氮以及奥氏体不锈钢低温液体渗氮特点分析
• 6.2.1 奥氏体不锈钢低温液体渗氮渗层中未知相的探讨
• 6.2.2 奥氏体不锈钢低温液体渗氮渗层衍射峰变化探讨
• 6.2.3 奥氏体不锈钢低温液体渗氮渗层Cr分布探讨
• 6.2.4 S相对奥氏体不锈钢腐蚀性能的影响探讨
• 6.3 本章小结
• 第七章 全文总结及研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况