PDF《双相不锈钢高温快速离子渗氮表面改性 س》

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2 6;

基金项目:国家自然科学基金(

5 1

1 7

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1 7 ) 通讯作者:王亮(

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6 2-) ,男( 汉) ,教授,博士;

研究方向:金属表面改性;

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7 23

5 3 1;

:wlimt@d l m u . e d u . c n 网络出版日期:

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0 91 5∶1 1;

网络出版地址: h t t p : / / w w w. c n k i . n e t / k c m s / d e t a i l /

1 1.

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0 5. T G.

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0 9.

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1 1.

0 0 2. h t m l 引文格式:董合振,徐久军,王亮.双相不锈钢高温快速离子渗氮表面改性 [ J ] .中国表面工程,

2 0

1 5,

2 8 (

5 ) :

4 4

4 8. D o n gHZ, X uJ J ,W a n gL. S u r f a c em o d i f i c a t i o no nd u p l e xs t a i n l e s s s t e e l sb yh i g h t e m p e r a t u r e r a p i dp l a s m an i t r i d i n g[ J ] . C h i n aS u r f a c eE n g i n e e r i n g ,

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1 5,

2 8 (

5 ) :

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4 8.

0 引言双相不锈钢由奥氏体和铁素体两相组成, 兼 有氏 体不锈钢和铁素体不锈钢的双重特性. 与铁素体不锈钢相比, 塑性、 韧性更高, 无室温脆 性, 耐晶间腐蚀性能和焊接 性能 均显著提 高;

与 奥氏体不锈钢相比, 屈服强度高且耐点腐蚀性能 有明显提高.因此, 双相 不锈 钢在 石油管道、 船 舶运输、 化工容 器等 设备 中有 着广泛的 应用[

1 ] . 在腐蚀性较强且对摩擦磨损性能有所要 求的环境中, 这种材料表面硬度低, 耐磨性能差的特点[

2 ] 使其 应用受到 一 定限 制.等离 子体 渗氮可以在双相不锈钢表面形成 氮化 物, 使 其硬 度、 耐第5期 董合振, 等:双相不锈钢高温快速离子渗氮表面改性 磨性显著提高, 是双相不锈钢表面改性的主要技 术之一[

3

4 ] .为了避免在渗氮过程中 C r原子与 N 原子结合形成 C r N的析出破坏双相不锈钢的耐蚀 性, 通常认为双相不锈钢进行离子渗氮的温度应低 于4

5 0 ℃左右[ 1,

5

8 ] .B.L a r i s c h等[

9 ] 在3

5 0 ℃对X2CrNiMoN2253双相不锈钢离子渗氮2

6 h获 得的 渗层厚度仅为1.

7 μ m.C a r l o s E d u a r d o P i n e d o等[

1 0 ] 在4

0 0 ℃对AISIF

5 1双相不锈钢进 行2 0h离子渗氮处理获得的渗氮层厚度大约为 3μ m.可见低温渗氮时间较长, 渗氮效率较低. 温度是影响元素扩散的主要因 素, 温度低, 氮原 子的扩散系数小, 进而扩散速率慢.文中通过对 S S

2 2

0 5双相不锈钢进行高温短时间渗氮研究, 期 望快速获得较厚且没有 C r N 析出的渗氮层, 在不 降低其耐蚀性能的前提下, 缩短 渗氮时间, 提高 渗氮效率.

1 材料及方法 试验材料为 S S

2 2

0 5 双相不锈钢, 奥氏 体与 铁素体各占5 0%, 各元素的含量如表1所示.利 用电火花线切割机沿 S S

2 2

0 5双相不锈钢试棒横 截面切成厚度为5mm 的圆饼形试样, 使用2

4

0、

5 0

0、

8 0

0、

10 0 0和15

0 0号砂纸对试样表面进行 粗磨, 达到一定的平整度后, 再用规格为3. 5μ m 的金刚石抛光剂进行抛光, 最后在丙酮和酒精中 分别超声清洗去除表面油污, 保持样品表面干净 光亮. 表1 犁犁2205双相不锈钢的化学成分 T a b l e1 C h e m i c a lc o m p o s i t i o n o ft h e S S

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0 5 d u p l e x s t a i n l e s ss t e e l ( /%) E l e m e n t C C r N i M o F e C o n t e n t