AISI316L不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性能、生物相容性、較高的韌塑性等優(yōu)異性能,被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。但AISI 316L不銹鋼的耐磨性能差,硬度低,嚴(yán)重影響了其在有摩擦磨損工況中的使用,而且由于其基體結(jié)構(gòu)為奧氏體,無法用傳統(tǒng)的淬火、調(diào)質(zhì)、相變強化等技術(shù)進行硬化處理,影響了不銹鋼零部件的使用壽命,限制了材料性能的發(fā)揮。低溫等離子滲氮利用輝光放電產(chǎn)生的等離子體,高速的氮、氫正離子對工件表面進行轟擊,將活性氮原子滲入材料表面,是強化奧氏體鋼表面性能的一種技術(shù),屬于化學(xué)熱處理技術(shù)。滲入材料中的氮與基體中的Fe等元素形成氮化物,氮化物具有很高的熱穩(wěn)定性、彌散度以及硬度,進而將材料的力學(xué)性能大幅提高。本論文采用低溫等離子滲氮技術(shù)對AISI316L奧氏體不銹鋼表面進行處理,研究比表面積對316L奧氏體不銹鋼低溫輝光等離子滲氮層組織和耐磨性及耐蝕性的影響。結(jié)果表明: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0.3cm²kg^-1時,試樣滲氮后滲氮層中N元素分布均勻... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Fe-N二元相圖[37]

碩士學(xué)位論文9結(jié)合圖1.1及表1.2可以看出，F(xiàn)e和N主要可以形成五種相[39]：α相，以鐵素體為基體，氮原子為間隙原子的固溶體，也叫含氮鐵素體，其晶體結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，在590℃時具有最大的固溶度，約為0.1%。γ相，以奧氏體為基體，氮原子為間隙原子的固溶體，也叫含氮奧氏體，其晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)。γ相在共析溫度以上形成，共析點的含氮量為2.35%，650℃時具有最大溶解度(2.8%)。γ′相，以化合物Fe4N為基體的固溶體，其晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)，氮固溶度在5.6%~6.1%之間，具有鐵磁性，硬度高。γ′相在680℃以上分解。ε相，以化合物Fe2-3N為基體的固溶體，其晶體為秘設(shè)密排六方結(jié)構(gòu)，氮固溶度在4.55%~11%之間，脆性大，但是硬度高，且耐腐蝕性好。ζ相，以化合物Fe2N為基體的固溶體，其晶體結(jié)構(gòu)為斜方晶體結(jié)構(gòu)，氮固溶度區(qū)間為11.1%~11.35%，其脆性大，超過500℃后將發(fā)生相變，轉(zhuǎn)變成ε相。此外，滲氮過程中也可能會形成亞穩(wěn)態(tài)的α′氮化物(Fe16N2或Fe8N)，具有體心立方結(jié)構(gòu)，氮含量為2.95%。

316L不銹鋼低溫等離子體滲氮與性能研究101.4不銹鋼低溫等離子滲氮技術(shù)1.4.1不銹鋼低溫滲氮技術(shù)簡介傳統(tǒng)的滲氮都在高溫下（>500℃）完成，雖然提高了不銹鋼零件的表面硬度和耐磨性，但是導(dǎo)致的負(fù)面結(jié)果是CrN相的析出，造成基體貧Cr，不銹鋼耐蝕性下降。1985年Zhang和Bell對AISI316不銹鋼在400℃進行低溫等離子滲氮，在不銹鋼表面得到一種新相如圖1.2所示，并指出新相硬度高且具有和原材料相同的耐蝕性能[40]。不久Ichii[41]等也在400℃進行的低溫滲氮得到了這種相，通過XRD，他們發(fā)現(xiàn)新相的峰與γ-Fe相比，向低角度移動。由于這種峰在ASTM指數(shù)中沒有被列出來，Ichii把這些峰標(biāo)記成S1-S5，如圖1.3所示，并稱這層新相為“S-Phase”，因此便有了S相這一名稱。很快對S相的研究在國際上引起了科研學(xué)者的廣泛興趣，大量關(guān)于S相結(jié)構(gòu)、制備工藝參數(shù)和應(yīng)用的研究開始展開。S相從此成為表面工程研究領(lǐng)域的一個熱點。低溫等離子滲氮，它利用輝光放電產(chǎn)生等離子體，在等離子體強電場作用下，高速的氫、氮正離子對工件表面進行轟擊，氮將滲入工件表面，形成滲氮層。其具有很高的彌散度、硬度、熱穩(wěn)定性，因而材料的力學(xué)性能將得到較大提高。低溫輝光等離子滲氮，經(jīng)過近20多年應(yīng)用研究，該技術(shù)在歐美日等國家已經(jīng)成功地應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)開展奧氏體不銹鋼低溫輝光等離子滲氮研究的主要有大連理工大學(xué)和青島科技大學(xué)等。圖1.2AISI316不銹鋼表面的新相Fig.1.2newphaseofAISI316stainlesssteelsurface

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3018412