不銹鋼應用范圍十分廣泛。面對當前資源嚴重短缺的現(xiàn)狀，采用各種強化措施來改善已開發(fā)不銹鋼鋼種的性能，進一步發(fā)揮各種不銹鋼的優(yōu)勢，拓展其應用范圍，是一項迫切而意義深遠的工作。表面改性處理是低成本而有效提高材料表面硬度、耐磨性和抗疲勞性能的重要方法。
由于不銹鋼表面氧化膜的存在，使一般的氣體滲氮很難進行。雖然表面活化處理后的不銹鋼可以進行氣體滲氮處理，但是工序復雜，不易控制，所以人們逐漸采用了一些新的滲氮工藝技術。離子滲氮技術就是其中應用最廣的一種。常規(guī)離子滲氮是在 500～560℃溫度下的N2和H2或NH3混合氣氛中進行的。由于離子滲氮能直接去除不銹鋼表面的鈍化膜，并易于實現(xiàn)局部滲氮和較容易控制氮勢，在不銹鋼表面強化方面顯示出較大優(yōu)越性。對一些馬氏體不銹鋼進行離子滲氮的結果表明，離子滲氮可有效地在不銹鋼表面形成一定厚度的滲氮層，而不需要進行去除氧化膜的預處理。滲氮后的不銹鋼硬度和耐磨性均有顯著提高。但是常規(guī)的離子滲氮容易在不銹鋼表面形成CrN而使基體出現(xiàn)貧鉻，進而降低不銹鋼的耐蝕性。所以，盡管經(jīng)離子滲氮處理后不銹鋼的表面硬度、耐磨性和抗擦傷、抗膠合能力有大幅度提高，但若處理不當，容易發(fā)生表層剝落、硬化層(滲氮層) 厚度不均勻以及耐腐蝕性大幅下降等質量問題。
為了避免高溫下形成CrN，損害不銹鋼固有的耐蝕性，必須發(fā)展低溫處理方法。上世紀80年代研發(fā)了等離子體低溫滲氮研究，很好地解決了奧氏體不銹鋼經(jīng)處理后耐蝕性降低的技術難題。該技術的關鍵是在低溫下(350～450℃) 進行，以避免形成CrN而使基體貧鉻后耐蝕性下降。
盡管低溫滲氮技術克服了滲氮后不銹鋼耐蝕性下降的問題，但離子滲氮也有其本身的缺點，如邊界效應、空心陰極效應，以及工件溫度不均等。為了克服離子滲氮的缺點，人們開發(fā)了活化屏離子滲氮技術。在活化屏滲氮技術中，工件處于懸浮狀態(tài)，離子轟擊金屬屏而不是工件本身。與常規(guī)離子滲氮相比，該技術可以處理不同形狀的工件，并能消除邊緣效應以及空心陰極效應，還能方便地測量工件的溫度。對 AISI 420馬氏體不銹鋼的活化屏滲氮行為的研究表明，新工藝不僅消除了邊界效應，而且具有更高的滲氮效率，同時還可以完全消除由邊界效應引起的腐蝕環(huán)。
與滲氮相似，對不銹鋼進行滲碳處理也可分為氣體滲碳和離子滲碳兩大類型。傳統(tǒng)氣體滲碳溫度很高，一般在800～1000℃，所以對不銹鋼很少使用，主要采用低溫離子滲碳技術。低溫離子滲碳處理通常在550℃以下進行，所用氣體為H2和CH4或C2H2的混合氣體。
編輯：丹丹 |
