CN102676978B - 改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，先将一非奥氏体系不锈钢材料置于一含有至少一奥氏体稳定化元素的环境中，并使该奥氏体稳定化元素扩散至该不锈钢材料的表面，以形成一改质层，该改质层将富含该奥氏体稳定化元素。然后，再将该不锈钢材料置于一含碳气氛中，使该改质层与该含碳的气氛接触并保持在一低于600℃的渗碳温度，使碳进入该改质层，进而形成一渗碳层。利用生成该渗碳层，可提升该非奥氏体系不锈钢材料的表面机械性质，使其可以应用于要求高耐磨耗性、高表面硬度及高抗腐蚀性的外观件及结构件。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，尤指一种于低温对非奥氏体系不锈钢进行渗碳，以提升其表面机械性质的方法。
背景技术
不锈钢依其组织的不同而主要可分为奥氏体(Austenite)系不锈钢、马氏体(Martensite)系不锈钢及铁素体(Ferrite)系不锈钢，因其优良的抗锈蚀特性而适合做为结构件或要求装饰效果的外观件等用途，如螺钉、螺帽、枢轴、插销等工件；或如手表、手机等电子产品、饰品、家用电器的外壳等。但，一般不锈钢的表面机械性质尚无法满足实际应用上的需求，如常见的美国钢铁协会编号(American iron and steel institute，简称AISI)316L不锈钢，含有重量百分比介于15至18之间的铬、重量百分比介于12至15之间的镍以及重量百分比介于2至3之间的钼，其余为铁与杂质，其硬度约介于HRB 50至HRB 70之间，此种不锈钢用于外观件时，容易产生刮损或受撞击而使表面破损。
为解决上述问题，业界常使用渗氮及渗碳处理的方式，使不锈钢工件表面的碳浓度增加或产生氮化物，进而提升其表面的机械性质，其中，又尤以渗碳处理广为工业界使用。一般而言，不锈钢渗碳处理是于含碳气氛的环境中，使工件长时间维持在特定温度，使得碳原子得以进入工件表面而生成渗碳层，传统渗碳方法如美国专利第US 7,468,107号，其记载于含有甲烷(Methane)的气氛下，将不锈钢工件加热至1900°F与2000°F的温度之间进行渗碳，然而，由于此种方法的渗碳温度甚高(大于980℃)，将使得不锈钢工件的铬与气氛中的碳发生反应，使不锈钢工件的表面缺乏铬，进而使不锈钢工件失去抗腐蚀能力。有鉴于此，以316L不锈钢工件为例，其渗碳温度最好应低于连续变化曲线图(Continuous transformationcurve)中C曲线的鼻部温度，如图1所示。
然而，若在低于前述鼻部温度的环境下进行渗碳，则因不锈钢工件表面存在有一钝化层，而难以使碳原子渗入，阻碍渗碳层的生成，因此，进行低温渗碳工艺前，需先将不锈钢工件表面的钝化层移除。已知此种低温渗碳方法，如美国专利第US 5,792,282号、第US 5,556,483号及第US5,593,510号，揭示一种奥氏体不锈钢的渗碳方法，先将不锈钢在含氟或氟化物的气体中，于250℃至450℃之间的温度持温数十分钟，使不锈钢表面的钝化层(Passive coat layer)转换为氟化层(Fluorinated layer)，接着再将不锈钢于400℃至500℃之间的温度进行渗碳，相较于含有Cr2O3的钝化层，碳原子较容易穿过氟化层而进入不锈钢，故其渗碳深度可达约20μm，且硬度可提升至约HV 800。
另外，如美国专利第US 6,547,888号，其揭示的低温表面硬化方法是先将不锈钢置于含体积百分比为20％的HCl的N2气体中，并在550°F下持温60分钟，使不锈钢表面的钝化层活化后，然后再于980°F与880°F之间的温度进行渗碳。此外，美国专利第US 6,461,448号以及第US 6,093,303号，亦揭示一种低温表面硬化方法，其记载的活化方式则可将不锈钢放置于氰化盐类(Cyanide salt)、金属卤化物盐类(Metal halide salt)及碳化钙(Calcium carbide)的混合的熔融浴中，对不锈钢进行渗碳，其中，氰化盐类及金属卤化物盐类是用来活化不锈钢的钝化层，而碳化钙则做为渗碳的碳来源。
但是，上述渗碳方法仅适用于对碳具较高固溶度的奥氏体系不锈钢，针对非奥氏体系不锈钢，如马氏体系不锈钢或铁素体系不锈钢，因其组织对碳的溶解度低，无法渗碳，目前业界大多使用如固溶强化或时效硬化等方法，提升其机械性质，但此种方法并无法有效改善不锈钢表面的机械性质，如耐磨耗性。因此，仍难以使非奥氏体系不锈钢广泛应用在要求高耐磨耗性或高表面硬度的工件的用途。
发明内容
本发明的主要目的，在于解决已知改善非奥氏体系不锈钢机械性质的方法中，其表面机械性质提升有限的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，首先提供一非奥氏体系不锈钢材料，将该不锈钢材料置于一含有至少一奥氏体稳定化元素的环境中，并于该环境施加一使该奥氏体稳定化元素扩散至该不锈钢材料表面的驱动力，以形成一富含该奥氏体稳定化元素的改质层，然后，将该不锈钢材料置于一含碳气氛中，使该改质层与该含碳的气氛接触并保持在一低于600℃的渗碳温度，使碳进入该改质层而形成一渗碳层。
根据本发明进一步改进的技术方案，该奥氏体稳定化元素选自由氮、铜、镍、锰以及铝所组成的群组。
根据本发明进一步改进的技术方案，该渗碳温度介于400℃与580℃之间的范围内。
根据本发明进一步改进的技术方案，该不锈钢材料使用一粉末加压成形工艺得到。
根据本发明进一步改进的技术方案，该不锈钢材料使用一金属粉末射出成形工艺得到。
根据本发明进一步改进的技术方案，该不锈钢材料置于该环境前，先将该不锈钢材料置于一还原环境中且保持在一介于1050℃与1400℃之间的烧结温度，使该不锈钢材料进行烧结。
根据本发明进一步改进的技术方案，该还原环境选自由一真空环境、一含氮的气氛及一含氢的气氛所组成的群组。
根据本发明进一步改进的技术方案，该不锈钢材料使用一锻造工艺成形得到。
根据本发明进一步改进的技术方案，该不锈钢材料使用一铸造工艺成形得到。
根据本发明进一步改进的技术方案，该环境为一含氮的气氛，且该驱动力为一介于1050℃与1400℃之间的温度。
根据本发明进一步改进的技术方案，该含氮的气氛为裂解氨或氮氢混合气。
根据本发明进一步改进的技术方案，该环境为一含有该奥氏体稳定化元素的电解质溶液，且该驱动力为一施加在该不锈钢材料与一电极之间的电位差。
根据本发明进一步改进的技术方案，该奥氏体稳定化元素选自由铜、镍、锰以及铝所组成的群组。
根据本发明进一步改进的技术方案，形成该渗碳层前，先将该不锈钢材料置于一还原环境中且保持在一介于1050℃与1400℃之间的均质化温度。
根据本发明进一步改进的技术方案，该还原环境为一真空环境或一含氢的气氛。
根据本发明进一步改进的技术方案，该含碳的气氛选自由一氧化碳、甲烷及丙烷所组成的群组。
根据本发明进一步改进的技术方案，该渗碳层的厚度介于10μm与50μm之间的范围内。
根据本发明进一步改进的技术方案，该不锈钢材料以铁为主成分，其包含重量百分比低于2.0的碳、重量百分比低于1.0的硅、重量百分比低于2.0的锰、重量百分比介于12.0至19.0之间的铬、重量百分比低于15.0的镍、重量百分比低于6.0的钼以及重量百分比低于6.0的铜。
根据本发明进一步改进的技术方案，该非奥氏体系不锈钢为一马氏体系不锈钢或一铁素体系不锈钢。
经由上述方法，本发明改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法相较于现有技术具有下述特点：
一、本发明先在该非奥氏体系不锈钢材料表面形成富含该奥氏体稳定化元素的改质层，后续即可在低于600℃的温度下使碳原子进入该改质层并生成该渗碳层，借此大幅提升该不锈钢材料的表面机械性质。
二、其次，由于该渗碳区域是低于600℃的温度下形成，可避免铬与碳发生反应生成碳化铬Cr23C6，故可于提升机械性质的同时，使该非奥氏体系不锈钢材料仍保有优良的抗腐蚀性。
附图说明
图1为316L不锈钢的连续变化曲线图；
图2为本发明的步骤流程示意图。
具体实施方式
有关本发明的改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法的详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：
请参阅图2，其为本发明改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法一实施例的流程图，步骤S1先提供一非奥氏体系不锈钢材料，该不锈钢材料以铁为主成分，且包含有重量百分比低于2.0的碳、重量百分比低于1.0的硅、重量百分比低于2.0的锰、重量百分比介于12.0至19.0之间的铬、重量百分比低于15.0的镍、重量百分比低于6.0的钼以及重量百分比低于6.0的铜，其中，该不锈钢材料为一马氏体系不锈钢或一铁素体系不锈钢，于本发明的一实施例中，该不锈钢材料较佳地为17-4PH析出硬化型的不锈钢。此外，该不锈钢材料可利用一锻造工艺或一铸造工艺成形得到；或者，可使用一金属粉末射出成形(Metal injection molding，简称MIM)工艺或一粉末加压成形工艺先取得一胚体，再将该胚体置于一还原环境中并保持在一介于1050℃与1400℃之间的烧结温度，使该不锈钢材料进行烧结后，即得到该不锈钢材料，其中，该还原环境可以是一真空环境、一含氮的气氛或一含氢的气氛。
接着，步骤S2于该不锈钢材料的表面形成一改质层，先将该不锈钢材料置于一含有至少一奥氏体稳定化元素的环境中，然后，于该环境施加一驱动力，使该环境中的该奥氏体稳定化元素能扩散至该不锈钢材料表面，进而使该不锈钢材料形成一富含该奥氏体稳定化元素的改质层。于本发明中，该奥氏体稳定化元素为可安定该不锈钢材料中奥氏体相(Austenite phase)的元素，其可为氮、碳、铜、镍、锰、钴或铝。
于本发明一实施例中，含有该奥氏体稳定化元素的环境可选为一含氮的气氛，且该驱动力为一介于1050℃至1400℃之间的温度。其中，先将该不锈钢材料置于一气氛烧结炉中，并通以裂解氨气氛或氮氢混合气，使该不锈钢材料的周围充满该含氮的气氛，接下来，将该气氛烧结炉升温至该温度，待持温一介于30分钟至3小时之间的预定时间后，将该气氛烧结炉降温至室温，再取出该不锈钢材料，即去除自然存在于该不锈钢材料表面的钝化层，且使该不锈钢材料表面形成富含该奥氏体稳定化元素氮的该改质层。
而于本发明另一实施例中，含有该奥氏体稳定化元素的环境可选为一含有铜、镍、锰或铝的电解质溶液，而该驱动力为一施加在该不锈钢材料与一电极之间的电位能。进一步而言，可将该不锈钢材料先置于一电解槽中，该电解槽中装盛有该电解质溶液，该电解质溶液可为硫酸镍、磷酸镍、亚磷酸镍及氯化镍溶液，且该电解质溶液中放置有一电极，该电极的材质为该奥氏体稳定化元素的金属或其合金，即铜、镍、锰或铝的纯金属或合金，其中，该不锈钢材料与该电极电性连接至一电力源。形成该改质层时，由该电力源施加一电位差在该不锈钢材料与该电极之间，使该电极中含有的该奥氏体稳定化元素解离于该电解质溶液，并沉积在该不锈钢材料的表面，使该不锈钢材料的表面可形成富含该奥氏体稳定化元素镍的改质层。
于上述另一实施例中，该不锈钢材料的表面形成该改质层后，可再进行一均质化步骤，将该不锈钢材料置于一还原环境中，并保持在一介于1050℃到1400℃之间的均质化温度，其中，该还原环境可以是一真空环境或一含氢的气氛。此步骤可于真空炉或气氛烧结炉中进行，可先将该不锈钢材料放入气氛烧结炉，通以氢气、氮气混合气或裂解氨，并将气氛烧结炉升温至该均质化温度，持温一预定时间后，再将气氛烧结炉降温至室温，取出该不锈钢材料；或者，可先将该不锈钢材料放入真空炉，使真空炉的内部达到一预定真空度，使真空炉升温至该均质化温度，持温一预定时间后，再将真空炉降温至室温，取出该不锈钢材料，其中，该预定时间可选为30分钟至3小时之间。经由该均质化步骤后，可使该改质层较均匀地形成于该不锈钢材料的表面。
最后，步骤S3为一渗碳步骤，将已形成该改质层的不锈钢材料与一含碳的气氛接触，且使该不锈钢材料保持在一渗碳温度，使碳进入形成于该不锈钢材料的表面的该改质层，生成一渗碳层，其中，该渗碳温度低于600℃，且较佳地介于400℃与580℃之间的范围内。于本发明中，该含碳的气氛可为含一氧化碳、甲烷或丙烷的气氛。此步骤可将已形成该改质层的不锈钢材料放入渗碳炉中，并且通以该含碳的气氛，而升温至400℃与580℃之间的范围，待持温一渗碳时间后，再将渗碳炉降温至室温，并取出该不锈钢材料，该不锈钢材料的表面即形成厚度介于10μm与50μm之间的渗碳层，其中，该渗碳时间较佳地设定为24小时。
为进一步具体说明本发明改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，请参阅以下依据本发明所进行的实验例，此仅为举例说明的用途，并不欲以限制本发明的范围，表1所示为各实验例及比较例的化学组成，组成1为商用17-4PH不锈钢工件，其由锻造工艺得到，组成2为商用17-4PH不锈钢的粉末，利用金属粉末射出成形工艺得到胚体，再经烧结后取得的烧结体。此处该不锈钢材料仅以商用17-4PH不锈钢工件或粉末做为举例说明，然于实际应用上，亦可用其它非奥氏体系不锈钢材料。
于实验例与比较例中，为依照表2的工艺条件对组成1的不锈钢工件进行渗碳处理，其中，实验例1与2是将商用17-4PH不锈钢工件置于充满裂解氨的气氛烧结炉中并保持在该扩散温度，使商用17-4PH不锈钢工件的表面形成富含氮的改质层，再进行渗碳步骤；而实验例3至5则是将商用17-4PH不锈钢工件置于含有镍的电解质溶液，借由施加电位差的方式，使镍可沉积在商用17-4PH不锈钢工件的表面而形成一镀镍层，再进行渗碳步骤；实验例6与7是将商用17-4PH不锈钢烧结体，置于含有镍的电解质溶液，借由施加电位差的方式，使镍可沉积在商用17-4PH不锈钢烧结体的表面而形成一镀镍层，再进行渗碳步骤，其中，亦通过观察其显微镜照片，测定该镍层的厚度。
于渗碳完成后，再接着测试其机械性质、抗腐蚀性以及该渗碳层的厚度。机械性质的测试包含该烧结体的表面硬度与心部硬度，采用维氏硬度测试(Vickers hardness test)，针对各实验例与比较例分别测量其表面及心部的HV，而抗腐蚀性则采用美国粉末冶金协会(Metal Powder IndustriesFederation，简称MPIF)的标准测试方法(MPIF Standard 62)进行抗蚀测试以及工业界中常用的盐雾测试法，前者是将各个经渗碳处理的工件浸入重量百分比为2％的硫酸溶液内，待24小时后，测量其重量损失。当每平方分米的重量损失小于0.005克时，为合格的工件，将其标示为O；相反地，若超过0.005克时，则为不合格的工件，将其标示为X。以下亦使用工业界中常用的盐雾测试法，将各个经渗碳处理的工件置于重量百分比为5％的氯化钠溶液中，以肉眼观察工件经过多少时间后发生锈蚀。此外，亦通过观察各实验例与比较例的显微镜照片，测定该渗碳层的厚度。
表1各实验例及比较例使用的化学组成(重量百分比)
| 编号 | C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | Cu | Nb | P | S | Fe |
| 组成1 | 0.04 | 0.82 | 0.88 | 15.70 | 0.01 | 4.05 | 3.81 | 0.28 | 0.018 | 0.008 | 余 |
| 组成2 | 0.04 | 0.82 | 0.82 | 15.74 | 0.01 | 4.27 | 3.26 | 0.30 | 0.018 | 0.008 | 余 |
表2实验例1至7与比较例1至2的工艺条件
表3实验例1至7与比较例1至2的机械性质与抗腐蚀性
| 编号 | 表面硬度 | 心部硬度 | 渗碳层深度 | 抗蚀测试 | 盐雾测试 |
| 实验例1 | HV 650 | HV 370 | 21μm | O | 40小时 |
| 实验例2 | HV 653 | HV 365 | 20μm | O | 40小时 |
| 实验例3 | HV 710 | HV 350 | 25μm | O | 42小时 |
| 实验例4 | HV 695 | HV 350 | 22μm | O | 42小时 |
| 实验例5 | HV 680 | HV 322 | 23μm | O | 42小时 |
| 实验例6 | HV 720 | HV 302 | 25μm | O | 38小时 |
| 实验例7 | HV 680 | HV 300 | 22μm | O | 38小时 |
| 比较例1 | HV 350 | HV 352 | 0μm | O | 35小时 |
| 比较例2 | HV 610 | HV 250 | 11μm | O | 35小时 |
实验例1
此实验例使用组成1的一不锈钢工件，先放入气氛烧结炉中并通以裂解氨，而于1320℃的工艺温度持温2小时使该不锈钢工件的表面形成一富含氮且厚度约50μm的改质层，然后，将该不锈钢工件从气氛烧结炉中取出，并置于渗碳炉中，通以一氧化碳气体且将炉内温度降至500℃，并持温24小时，该不锈钢工件表面可形成一厚度约21μm的渗碳层，其表面硬度约HV 650，心部硬度约HV 370，抗腐蚀性为合格且在盐雾测试中可承受40小时。
实验例2
此实验例使用组成1的一不锈钢工件，先放入气氛烧结炉中并通以裂解氨，而于1120℃的工艺温度持温2小时使该不锈钢工件的表面形成一富含氮且厚度约35μm的改质层，然后，将该不锈钢工件从该气氛烧结炉中取出，并置于渗碳炉中，通以一氧化碳气体且将炉内温度降至500℃，并持温24小时，该不锈钢工件表面可形成一厚度约20μm的渗碳层，其表面硬度约HV 653，心部硬度约HV 365，抗腐蚀性为合格且在盐雾测试中可承受40小时。
实验例3
此实验例使用组成1的一不锈钢工件，于该不锈钢工件表面先镀上一厚度约0.5μm的镍层，再进行均质化步骤，将该不锈钢材料放入气氛烧结炉，通以裂解氨并升温至1320℃，持温2小时后将气氛烧结炉降至室温，然后再将该不锈钢材料置入渗碳炉中，通以一氧化碳气体且将渗碳炉升温至500℃，并持温24小时，该不锈钢工件表面可形成一厚度约25μm的渗碳层，其表面硬度约HV 710，心部硬度约HV 350，抗腐蚀性为合格且在盐雾测试中可承受42小时。
实验例4
此实验例使用组成1的一不锈钢工件，先置入一电解质溶液中，于工件表面镀上一层厚度约0.5μm的镍，再进行均质化步骤，将该不锈钢材料放入气氛烧结炉，通以裂解氨并升温至1120℃，持温2小时后将气氛烧结炉降至室温，然后再将该不锈钢材料置入渗碳炉中，通以一氧化碳气体且将渗碳炉升温至500℃，并持温24小时，该不锈钢工件表面可形成一厚度约22μm的渗碳层，其表面硬度约HV 695，心部硬度约HV 350，抗腐蚀性为合格且在盐雾测试中可承受42小时。
实验例5
此实验例使用组成1的一不锈钢工件，先置入一电解质溶液中，于工件表面镀上一层厚度约0.5μm的镍，再进行均质化步骤，将该不锈钢材料放入真空炉并升温至1320℃，持温2小时后将真空炉降至室温，然后再将该不锈钢材料置入渗碳炉中，通以一氧化碳气体且将渗碳炉升温至500℃，并持温24小时，该不锈钢工件表面可形成一厚度约23μm的渗碳层，其表面硬度约HV 680，心部硬度约HV 322，抗腐蚀性为合格且在盐雾测试中可承受42小时。
实验例6
此实验例使用组成2的不锈钢粉末，经射出成形成胚体后，在1320℃的工艺温度并于真空环境烧结2小时成为一密度达96％的烧结体后，置入一电解质溶液中，于该烧结体表面镀上一层厚度约0.5μm的镍，再进行均质化步骤，将该烧结体放入气氛烧结炉，通以裂解氨并升温至1320℃，持温2小时后将气氛烧结炉降至室温，然后再将该烧结体置入渗碳炉中，通以一氧化碳气体且将渗碳炉升温至500℃，并持温24小时，该烧结体表面可形成一厚度约25μm的渗碳层，其表面硬度约HV 720，心部硬度约HV 302，抗腐蚀性为合格且在盐雾测试中可承受38小时。
实验例7
此实验例使用组成2的不锈钢粉末，经射出成形成胚体，在1320℃的工艺温度并于真空环境烧结2小时成为一密度达96％的烧结体后，置入一电解质溶液中，于该烧结体表面镀上一层厚度约0.5μm的镍，再进行均质化步骤，将该烧结体放入真空炉并升温至1320℃，持温2小时后将真空炉降至室温，然后再将该烧结体置入渗碳炉中，通以一氧化碳气体且将渗碳炉升温至500℃，并持温24小时，该烧结体表面可形成一厚度约22μm的渗碳层，其表面硬度约HV 680，心部硬度约HV 300，抗腐蚀性为合格且在盐雾测试中可承受38小时。
比较例1
此比较例使用组成1的一不锈钢工件，将该不锈钢材料置入渗碳炉中，通以一氧化碳气体且将渗碳炉升温至500℃，并持温24小时，该不锈钢工件表面并无形成渗碳层，其表面硬度约HV 350，心部硬度约HV 352，抗腐蚀性为合格且在盐雾测试中可承受35小时。
比较例2
此比较例使用组成2的不锈钢粉末，在1320℃的工艺温度并于真空环境烧结2小时成为一密度为96％的烧结体后，再将该烧结体置入渗碳炉中，通以一氧化碳气体且将渗碳炉升温至500℃，并持温24小时，该烧结体表面可形成一厚度约11μm的渗碳层，其表面硬度约HV 610，心部硬度约HV 250，抗腐蚀性为合格且在盐雾测试中可承受35小时。
由以上可知，根据本发明所进行的实验例1至7，其渗碳层可形成至约25μm的深度，借此将表面硬度最高提升至约HV 720，且仍可保有优异的抗腐蚀性。然于使用不锈钢工件的比较例中，其表面并无法形成渗碳层，因此，表面硬度并无提升且约等于其心部硬度；另针对使用不锈钢粉末的比较例，其烧结后虽可形成约11μm的渗碳层，但远低于实验例的渗碳层，且其表面硬度仅可提升至约HV 610，仍低于实验例1至7，且其心部硬度亦较低。
综上所述，本发明改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，主要是利用先在该非奥氏体系不锈钢材料的表面形成富含如氮、铜、镍、锰以及或铝等奥氏体稳定化元素的改质层，由于碳原子较容易进入该改质层内形成渗碳层，因此，可以提升该非奥氏体系不锈钢材料的表面硬度。此外，由于本发明是在400℃与580℃之间的温度下进行渗碳，可避免不锈钢材料中的铬元素析出，故保有良好的腐蚀性，且本发明不需利用卤化物的气体或液体先进行活化处理，因此不会对环境及人体造成危害，故可提升工艺的安全性，且与利用卤化物进行低温渗碳的工艺相比，使用的设备更为简化，因此，可降低制造成本。
以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅为本发明的一优选实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。
Claims (9)
1.一种改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，其特征在于，包含以下步骤：
提供一非奥氏体系不锈钢材料；
将所述不锈钢材料置于一含有至少一奥氏体稳定化元素的电解质溶液中，并对所述不锈钢材料与一电极之间施加一驱动力使所述奥氏体稳定元素沉积至所述不锈钢材料表面以在所述不锈钢材料表面形成一富含所述奥氏体稳定化元素的改质层，所述奥氏体稳定化元素是选自由铜、镍以及铝所组成的群组，其中所述驱动力为一电位差；
将所述不锈钢材料置于一真空环境或一还原环境中且保持在一介于1050℃与1400℃之间的均质化温度以使所述改质层较均匀地形成于所述不锈钢材料的表面；以及
将所述不锈钢材料置于一含碳气氛中，使所述改质层与所述含碳的气氛接触并保持在一低于600℃的渗碳温度，使碳进入所述改质层而形成一渗碳层。
2.根据权利要求1所述的改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，其特征在于，所述不锈钢材料是使用一粉末加压成形工艺得到。
3.根据权利要求1所述的改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，其特征在于，所述不锈钢材料是使用一金属粉末射出成形工艺得到。
4.根据权利要求2或3所述的改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，其特征在于，所述不锈钢材料置于所述含有至少一奥氏体稳定化元素的电解质溶液之前，先将该不锈钢材料置于一真空环境或一还原环境中且保持在一介于1050℃与1400℃之间的烧结温度，使所述不锈钢材料进行烧结。
5.根据权利要求4所述的改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，其特征在于，所述还原环境为一含氢的气氛。
6.根据权利要求1所述的改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，其特征在于，所述还原环境为一含氢的气氛。
7.根据权利要求1所述的改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，其特征在于，所述不锈钢材料是使用一锻造工艺成形得到。
8.根据权利要求1所述的改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，其特征在于，所述不锈钢材料以铁为主成分，其包含重量百分比低于2.0的碳、重量百分比低于1.0的硅、重量百分比低于2.0的锰、重量百分比介于12.0至19.0之间的铬、重量百分比低于15.0的镍、重量百分比低于6.0的钼以及重量百分比低于6.0的铜。
9.根据权利要求1所述的改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法，其特征在于，所述非奥氏体系不锈钢为一马氏体系不锈钢或一铁素体系不锈钢。
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