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新的不锈钢表面硬化工艺,可在低温下进行碳氮共渗

2018-04-16 10:03:38
作者:本网整理
来源:材料科技在线

在那些耐腐蚀性十分重要的行业里,不锈钢往往是其首选材料,例如那些暴露于恶劣环境中的零部件。然而,这种非常有利的性能并不总是伴随着高表面硬度,耐磨性和疲劳强度。


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图片来自:Alexander Varhoshkov


    在那些耐腐蚀性十分重要的行业里,不锈钢往往是其首选材料,例如那些暴露于恶劣环境中的零部件。然而,这种非常有利的性能并不总是伴随着高表面硬度,耐磨性和疲劳强度。


    大多数的热处理方法很难应用于不锈钢以改善其性能。特别是,在500至1000℃的常规温度范围内,通过氮化和氮碳共渗使不锈钢表面硬化的方法往往对其耐腐蚀性能是非常有害的。现在,一种新的解决方案就是开发出不锈钢低温表面硬化工艺。


    欧盟资助的PLASSTEEL项目就开发出了一种先进的不锈钢低温表面硬化工艺,可以准确获得材料的各种性能。新的热处理工艺可应用于所有铁素体,马氏体,奥氏体和双相不锈钢,赋予材料十分优异的耐磨性,耐疲劳性和耐腐蚀性。


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    在低温下增加材料硬度


    基于40多年的经验,IONITECH LTD开发了一种等离子氮化/氮碳共渗炉,在整个工作区域实现了优异的温度均匀性。国际领先的研发专家Alexander Varhoshkov说道,“新型等离子氮化炉消除了‘空心阴极’效应出现的可能性。其局部过热可能导致温度超过PLASSTEEL工艺所需的温度,从而导致在不锈钢晶粒边界上沉淀出碳化铬和氮化铬。这些区域将具有较高的表面硬度,但也容易发生晶间腐蚀”。


    PLASSTEEL工艺基于等离子技术,由氮化和氮碳共渗工艺组成,工作温度低于500°C,可以使工件表面富集氮和碳。氮碳共渗中添加的含碳气体可以是甲烷,丙烷或天然气,其含量在混合气体中从2%到10%不等。处理时长可以持续几分钟到20小时,主要取决于工件材料对硬化层深度的要求。


    在整个项目中,研究者加工并测试了几种不同牌号的不锈钢。由于这些钢中合金元素的百分比以及其他性能的不同,测试结果略有不同。Varhoshkov博士说“一些合金元素的存在使得碳原子扩散越来越慢,从而导致扩散层和表面硬度的差异很小,但无论如何,目标都是要提高各种不锈钢的耐磨性能,同时也要保持其耐腐蚀性能”。


    像钢铁一样真实


    大多数表面硬化技术都会降低不锈钢的原始耐腐蚀性能。IONITECH开发出的先进新工艺和等离子氮化炉表明,这已不再是问题。“这种优秀的等离子氮化炉能够成功地避免这一缺陷,可以精确控制材料性能”,Varhoshkov博士继续说道。


    低温工艺提供了将氮或碳溶解到不锈钢中而不形成氮化铬或碳化物的新举措。项目合作伙伴成功地将零件表面硬度提高了4倍,而且还提高了抗磨料磨损性能以及金属的摩擦学性能。

 

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责任编辑:殷鹏飞

 


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标签: 不锈钢, 表面硬化, 碳氮共渗, 耐腐蚀

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