一种奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法，包括步骤1、对奥氏体不锈钢表面进行超声喷丸处理，使奥氏体不锈钢表面的晶粒度达到纳米级别；步骤2、对超声喷丸处理后的奥氏体不锈钢进行电感耦合等离子体低温渗氮处理。本发明专利技术在渗氮处理前对不锈钢进行超声喷丸处理，不断地塑性形变导致奥氏体不锈钢表面形成大量的缺陷及位错，奥氏体不锈钢浅表层的晶粒度能达到纳米级别，为后续渗氮处理的N原子扩散提供了通道，配合电感耦合等离子体的高离化率和高能量密度，将渗氮温度进一步降低，减少奥氏体不锈钢基体中的Cr元素的析出，防止奥氏体不锈钢的表面贫Cr导致耐腐蚀性能降低。本发明专利技术工艺简单，得到的渗氮层均匀性与致密性较好，基体材料的耐腐蚀性能不会降低，基体材料的表面硬度大幅提升。的表面硬度大幅提升。

【技术实现步骤摘要】
一种奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法


[0001]本专利技术涉及一种奥氏体不锈钢表面处理的方法，属于表面处理


技术介绍

[0002]奥氏体不锈钢无论在工业中还是日常生活中都被广泛应用，它具有优秀的耐腐蚀性能，能够在潮湿、酸性、碱性等恶劣环境下保持较好的表面状态，不易生锈、腐蚀，还有着较好的工艺性能，易加工成各种所需的复杂形状。在医疗器械、食品工业、钟表饰品等领域有着大量的应用。但是不锈钢的硬度较低、耐磨性较低，无法满足更多的同时需要耐腐蚀性和耐磨性的工况，渗氮处理是一种提高钢表面硬度的方法，常规的渗氮处理有离子渗氮、气体渗氮、盐浴渗氮。但是常规的渗氮工艺都需要将工件加热到550℃以上，在这个温度下，不锈钢基体中的Cr元素会析出，与表面的N原子形成化合物，形成局部的贫Cr造成不锈钢工件耐腐蚀性的降低。将温度降低可以避免Cr元素的析出，但是温度太低N原子扩散困难，渗氮的速度会大大降低。所以如何在较低的温度下对奥氏体不锈钢进行渗氮处理能同时满足硬度提高和耐腐蚀性不降低，且效率较高成为了现在的难题。
[0003]射频电感耦合等离子体(RF
‑
ICP)是一种通过将振荡的射频(RF)电磁场与气体耦合而产生的等离子体。在渗氮处理中，使用的通常是氮气和氢气的混合气体，它被射频电感耦合等离子体电离，产生含有高活性物质的等离子体，如离子、自由基和受激中性物质。与其他渗氮方法相比，RF
‑
ICP有几个优点。它允许精确控制等离子体参数，可以根据被渗氮处理的特定材料进行调整。较高的离化率和较高的能量密度。表面纳米化处理也是一种成熟的技术，通过表面的强烈的塑性形变得到纳米晶粒和大量的位错及缺陷，为N原子提供了较多的扩散通道，本专利技术结合表面纳米化处理和电感耦合等离子体的特点提供了一种奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1、对奥氏体不锈钢表面进行超声喷丸处理，在奥氏体不锈钢的表面得到纳米晶粒层；
[0008]步骤2、对超声喷丸处理后的奥氏体不锈钢进行电感耦合等离子体低温渗氮处理。
[0009]作为一种优选的方案，步骤1中的喷丸处理包括以下步骤：
[0010]1)对奥氏体不锈钢的表面依次进行打磨、抛光、除油、超声清洗、干燥；
[0011]2)将奥氏体不锈钢固定在超声喷丸机中，对奥氏体不锈钢进行喷丸处理。
[0012]3)喷丸处理后对奥氏体不锈钢的表面依次进行除油、超声清洗、干燥；
[0013]作为一种优选的方案，依次使用400目、800目、1200目、2500目的SiC砂纸对奥氏体不锈钢进行打磨，至无明显划痕。使用1.5μm的金刚石抛光液对奥氏体不锈钢表面进行抛光
处理。
[0014]作为一种优选的方案，所述步骤2使用丙酮溶液擦除奥氏体不锈钢表面的油污。用无水乙醇溶液浸没奥氏体不锈钢，使用超声清洗机对奥氏体不锈钢进行清洗10min，然后用氮气吹干。
[0015]作为一种优选的方案，所述步骤2的电感耦合等离子体的渗氮温度为400℃
[0016]作为一种优选的方案渗氮所用的射频电源频率为27.12MHz。
[0017]作为一种优选的方案超声喷丸机使用直径为1.5mm的GCr15钢珠或者YG8钨钢珠。
[0018]作为一种优选的方案，超声喷丸机的频率为20KHz。
[0019]作为一种优选的方案，所示奥氏体不锈钢试样为316L奥氏体不锈钢。
[0020]本专利技术有益效果如下：
[0021](1)本专利技术在电感耦合等离子体渗氮处理前对奥氏体不锈钢表面进行超声喷丸处理，其表面的晶粒细化，形成纳米晶粒层，大量的晶界和位错、缺陷为N原子的扩散提供了更多的通道，配合射频等离子体的高离化率和高能量密度大幅提高奥氏体不锈钢在低温下的渗氮速度，在奥氏体不锈钢表面生成γ
N
，大幅提高奥氏体不锈钢的表面硬度，提高耐磨性。
[0022](2)本专利技术的渗氮处理温度更低，Cr元素不会析出形成氮化铬，不会降低奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能。
附图说明：
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0024]图1为未经超声喷丸处理的316L奥氏体不锈钢和经过超声喷丸奥氏体不锈钢的X射线衍射图谱。
[0025]图2为经本专利技术奥氏体不锈钢复合渗氮处理的316L奥氏体不锈钢的截面光学显微镜照片。
[0026]图3为经电感耦合等离子体渗氮处理的316L奥氏体不锈钢和经喷丸处理和电感耦合等离子体渗氮处理的316L奥氏体不锈钢的X射线衍射图谱。
[0027]图4为未经任何处理的316L奥氏体不锈钢、仅经过超声喷丸处理的316L奥氏体不锈钢、仅经电感耦合等离子体渗氮处理的316L奥氏体不锈钢、经本专利技术奥氏体不锈钢复合渗氮处理的316L奥氏体不锈钢的表面硬度。
具体实施方式：
[0028]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]实施例1：
[0030]本实例设计奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法，包括以下步骤：
[0031]下面以对316L奥氏体不锈钢进行喷丸处理为例具体说明，步骤如下：
[0032]1.将316L奥氏体不锈钢切割为25mm
×
25mm
×
5mm的试样；
[0033]2.依次使用400目、800目、1200目、2500目的SiC砂纸对316L奥氏体不锈钢进行打磨，至无明显划痕。
[0034]3.使用1.5μm的金刚石抛光液对316L奥氏体不锈钢表面进行抛光处理。
[0035]4.使用丙酮溶液擦除316L奥氏体不锈钢表面的油污。
[0036]5.用无水乙醇溶液浸没316L奥氏体不锈钢，使用超声清洗机对奥氏体316L不锈钢进行清洗10min。
[0037]6.使用氮气对316L奥氏体不锈钢表面进行吹扫，获得一个干净、干燥的表面7.将316L奥氏体不锈钢固定在超声喷丸机中，使用1.5mm的GCr15钢珠，超声发生器频率为20.00KHz功率设置为700W，对316L奥氏体不锈钢进行喷丸处理，
[0038]处理时间为10min。
[0039]下面以对316L奥氏体不锈钢进行电感耦合等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、对奥氏体不锈钢表面进行超声喷丸处理，使奥氏体不锈钢表面的晶粒度达到纳米级；步骤2、对超声喷丸处理后的奥氏体不锈钢进行电感耦合等离子体低温渗氮处理。2.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法，其特征在于，步骤1中的超声喷丸处理包括以下几个步骤：(1)对奥氏体不锈钢的表面进行打磨、抛光、除油、超声清洗、干燥；(2)将处理好的奥氏体不锈钢放置于超声喷丸设备上，进行表面纳米化处理；(3)喷丸处理后的奥氏体不锈钢样品进行除油、超声清洗和干燥。3.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法，其特征在于，步骤2中的电感耦合等离子体渗氮处理采用的电源为27.12MHz的射频电源。4.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢复合渗氮处理的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：管登高，罗成威，李闰，张孟兴，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：