本文選題：擴(kuò)張奧氏體 + 低壓電弧等離子體滲氮　； 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：奧氏體不銹鋼由于具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,廣泛應(yīng)用于核反應(yīng)堆、化學(xué)和石化加工、人體生物假體、食品加工、海洋工程及廚房用具等。但是奧氏體不銹鋼存在硬度低、耐磨性差等問題,而且還不能通過相變進(jìn)行強(qiáng)化,限制了其在涉及摩擦磨損工況的工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。離子滲氮是一種有效提高奧氏體不銹鋼硬度和增強(qiáng)耐磨性的方法,為了避免CrN析出物的形成,惡化其耐腐蝕性能,一般都在低于450 ℃下進(jìn)行滲氮處理,在這一溫度下滲氮效率很低,難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。低壓電弧等離子體滲氮(LPA-PN)技術(shù)是一種在相對(duì)高真空條件下(低至0.4-4 Pa),利用氣體弧光放電進(jìn)行的氮化處理工藝。該技術(shù)具有等離子體密度高,滲氮效率高特點(diǎn),但是其對(duì)奧氏體不銹鋼滲氮后的結(jié)構(gòu)及性能還缺乏系統(tǒng)深入的研究。本文采用LPA-PN技術(shù)對(duì)奧氏體不銹鋼進(jìn)行表面滲氮處理,對(duì)滲氮層的組織結(jié)構(gòu)、耐磨、耐腐蝕性能及其機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,為該技術(shù)在奧氏體不銹鋼滲氮處理方面的應(yīng)用提供理論支持。研究了工藝參數(shù)對(duì)滲層的相結(jié)構(gòu)、滲氮?jiǎng)恿W(xué)、顯微硬度的影響,結(jié)果表明,對(duì)奧氏體不銹鋼進(jìn)行LPA-PN能得到兩種滲氮層相,溫度高于430 ℃時(shí)生成氮化物相,主要成分為氮化鐵和少量的氮化鉻;滲氮溫度在430 ℃以下時(shí)形成擴(kuò)張奧氏體相(γN),N含量大約為20 at.%。γN相顯微硬度可達(dá)1000 HV,超過基體硬度的4倍,且形成速率非常快,LPA-PN處理304奧氏體不銹鋼1 h可獲得30 μm厚γN相滲氮層。這種高硬度的γN相滲氮層具有由納米晶外表層和粗晶內(nèi)層組成的雙層結(jié)構(gòu)。滲氮?dú)夥?氬氣和氮?dú)獗?和電弧電流大小對(duì)滲氮層相組成沒有明顯的影響。對(duì)滲氮層耐磨性能進(jìn)行了綜合分析,結(jié)果表明,滲氮層能大幅提高奧氏體不銹鋼的耐磨性能。YN相在摩擦過程中發(fā)生了氧化反應(yīng),結(jié)合磨痕的微觀形貌特征,γN相磨損機(jī)制為磨粒磨損和氧化磨損。采用腐蝕電化學(xué)和XPS分析方法對(duì)滲氮層進(jìn)行了腐蝕學(xué)性能的研究。通過對(duì)動(dòng)電位極化曲線和極化后樣品表面形貌的分析,發(fā)現(xiàn)γN相滲氮層耐點(diǎn)蝕腐蝕性能得到大幅提高。原始不銹鋼鈍化膜呈現(xiàn)出單容抗弧特征,而γN相滲氮層鈍化膜則具有雙容抗弧特征,且容抗弧半徑更大。頻率低于10 kHz時(shí),γN相滲氮層鈍化膜的阻抗值比奧氏體不銹鋼的阻抗值大,同時(shí)其具有兩個(gè)寬化的相位角平臺(tái)。γN相表層納米晶結(jié)構(gòu)促進(jìn)了鈍化膜的生長,同時(shí)誘導(dǎo)其在NaCl溶液中釋放N原子,使γN相滲氮層具有優(yōu)良的耐點(diǎn)蝕性能。
[Abstract]:Due to its excellent corrosion resistance, austenitic stainless steel is widely used in nuclear reactor, chemical and petrochemical processing, human biological prosthesis, food processing, marine engineering and kitchen utensils. However, the austenitic stainless steel has some problems such as low hardness and poor wear resistance, and it can not be strengthened by transformation, which limits its application in the industrial field involving friction and wear conditions. Ion nitriding is an effective method to improve the hardness and wear resistance of austenitic stainless steel. In order to avoid the formation of CrN precipitates and to deteriorate their corrosion resistance, nitriding treatment is generally carried out below 450 鈩，

本文編號(hào)：1909642