CN107502856A - 一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，涉及不锈钢处理技术领域，包括如下步骤：（1）表面预处理；（2）离子渗氮处理；（3）强化处理；本发明通过采用氦气与氮气混合作用，来对奥氏体不锈钢表面进行离子渗氮处理，能够有效的提高氮原子的活性，通过氦气的分散与温度的作用，从奥氏体不锈钢表面充分扩散到奥氏体不锈钢内层组织中，以达到提高渗氮层厚度的效果。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢处理技术领域，具体涉及一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法。
背景技术
奥氏体不锈钢由于其优较好的耐蚀性能、冷加工成形性、可焊性等一系列修点而广泛应用于现代工业的各个领域，但由于其硬度低，耐磨性差且不能通过相变强化因而限制了其在很多其他领域的应用。
离子渗氮作为一种清洁节能的表面改性的热处理工艺，具有渗层均匀、工艺简单、重复性好以及渗氮温度较低的、能耗低、处理时间短、无污染等多种优点而受到广泛地应用。研究表明，采用离子渗氮技术处理奥氏体不锈钢时，合理控制渗氮温度和保温时间，不仅可以显著提高零件的耐磨性，也可以提高其耐蚀性。然而，常规不锈钢离子渗氮工艺会由于铬的氮化物的析出造成不锈钢基体贫铬而恶化其耐蚀性能，同时渗氮层较薄，不利于同时提高其耐磨性及耐蚀性。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：将奥氏体不锈钢在电阻炉中加热至450-500℃，保温20min，然后冷却至50℃，然后将奥氏体不锈钢放入丙酮中浸泡30-40min，超声波处理2min，然后取出，表面采用去离子水清洗，然后，烘干至恒重；
（2）离子渗氮处理：将步骤（1）处理后的奥氏体不锈钢添加到离子氮化炉的真空室内，抽真空至35-40Pa，静置30min，然后通入氦气进行离子轰击，然后升温，快速升温至250℃，保温15-20min，然后通入氮气，保持真空室内氦气与氮气体积比为2:5，调整炉内压力，使炉内压力为220Pa，温度调节至310℃，保温3-5h；
（3）强化处理：将经过步骤（2）离子渗氮处理后的奥氏体不锈钢放入质量分数为8.5%的十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡15-20min，然后向十二烷基苯磺酸钠溶液中添加其质量0.0015%的氯化铈，搅拌均匀后，静置2小时，然后取出，采用去离子水对奥氏体不锈钢表面进行清洗至中性，真空中烘干至恒重，即可。
进一步的，所述步骤（1）中冷却为随炉冷却。
进一步的，所述步骤（1）中丙酮中浸泡温度为80℃。
进一步的，步骤（1）中超声波功率为300W，频率为28kHz。
进一步的，步骤（2）中快速升温至250℃，升温速率为10℃/s。
进一步的，所述步骤（3）中十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡温度为60℃。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过采用氦气与氮气混合作用，来对奥氏体不锈钢表面进行离子渗氮处理，能够有效的提高氮原子的活性，通过氦气的分散与温度的作用，从奥氏体不锈钢表面充分扩散到奥氏体不锈钢内层组织中，以达到提高渗氮层厚度的效果，同时，能够在保持表层氮原子浓度不变的情况下，进一步的向奥氏体不锈钢内部组织内扩散，提高内层组织中氮原子的浓度，从而显著提高奥氏体不锈钢渗氮层的质量，通过在渗氮处理后，进行表面强化处理，能够有效的使得奥氏体不锈钢表面氮原子进行富集，从而显著的增加了奥氏体不锈钢表层的的表面硬度，同时能够使得表层到内部的氮原子均匀化分布。
具体实施方式
实施例1
一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：将奥氏体不锈钢在电阻炉中加热至450℃，保温20min，然后冷却至50℃，然后将奥氏体不锈钢放入丙酮中浸泡30min，超声波处理2min，然后取出，表面采用去离子水清洗，然后，烘干至恒重；
（2）离子渗氮处理：将步骤（1）处理后的奥氏体不锈钢添加到离子氮化炉的真空室内，抽真空至35Pa，静置30min，然后通入氦气进行离子轰击，然后升温，快速升温至250℃，保温15-20min，然后通入氮气，保持真空室内氦气与氮气体积比为2:5，调整炉内压力，使炉内压力为220Pa，温度调节至310℃，保温3h；
（3）强化处理：将经过步骤（2）离子渗氮处理后的奥氏体不锈钢放入质量分数为8.5%的十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡15min，然后向十二烷基苯磺酸钠溶液中添加其质量0.0015%的氯化铈，搅拌均匀后，静置2小时，然后取出，采用去离子水对奥氏体不锈钢表面进行清洗至中性，真空中烘干至恒重，即可。
进一步的，所述步骤（1）中冷却为随炉冷却。
进一步的，所述步骤（1）中丙酮中浸泡温度为80℃。
进一步的，步骤（1）中超声波功率为300W，频率为28kHz。
进一步的，步骤（2）中快速升温至250℃，升温速率为10℃/s。
进一步的，所述步骤（3）中十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡温度为60℃。
实施例2
一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：将奥氏体不锈钢在电阻炉中加热至500℃，保温20min，然后冷却至50℃，然后将奥氏体不锈钢放入丙酮中浸泡40min，超声波处理2min，然后取出，表面采用去离子水清洗，然后，烘干至恒重；
（2）离子渗氮处理：将步骤（1）处理后的奥氏体不锈钢添加到离子氮化炉的真空室内，抽真空至40Pa，静置30min，然后通入氦气进行离子轰击，然后升温，快速升温至250℃，保温20min，然后通入氮气，保持真空室内氦气与氮气体积比为2:5，调整炉内压力，使炉内压力为220Pa，温度调节至310℃，保温5h；
（3）强化处理：将经过步骤（2）离子渗氮处理后的奥氏体不锈钢放入质量分数为8.5%的十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡20min，然后向十二烷基苯磺酸钠溶液中添加其质量0.0015%的氯化铈，搅拌均匀后，静置2小时，然后取出，采用去离子水对奥氏体不锈钢表面进行清洗至中性，真空中烘干至恒重，即可。
进一步的，所述步骤（1）中冷却为随炉冷却。
进一步的，所述步骤（1）中丙酮中浸泡温度为80℃。
进一步的，步骤（1）中超声波功率为300W，频率为28kHz。
进一步的，步骤（2）中快速升温至250℃，升温速率为10℃/s。
进一步的，所述步骤（3）中十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡温度为60℃。
实施例3
一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：将奥氏体不锈钢在电阻炉中加热至310℃，保温20min，然后冷却至50℃，然后将奥氏体不锈钢放入丙酮中浸泡35min，超声波处理2min，然后取出，表面采用去离子水清洗，然后，烘干至恒重；
（2）离子渗氮处理：将步骤（1）处理后的奥氏体不锈钢添加到离子氮化炉的真空室内，抽真空至36Pa，静置30min，然后通入氦气进行离子轰击，然后升温，快速升温至250℃，保温18min，然后通入氮气，保持真空室内氦气与氮气体积比为2:5，调整炉内压力，使炉内压力为220Pa，温度调节至310℃，保温4h；
（3）强化处理：将经过步骤（2）离子渗氮处理后的奥氏体不锈钢放入质量分数为8.5%的十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡15-20min，然后向十二烷基苯磺酸钠溶液中添加其质量0.0015%的氯化铈，搅拌均匀后，静置2小时，然后取出，采用去离子水对奥氏体不锈钢表面进行清洗至中性，真空中烘干至恒重，即可。
进一步的，所述步骤（1）中冷却为随炉冷却。
进一步的，所述步骤（1）中丙酮中浸泡温度为80℃。
进一步的，步骤（1）中超声波功率为300W，频率为28kHz。
进一步的，步骤（2）中快速升温至250℃，升温速率为10℃/s。
进一步的，所述步骤（3）中十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡温度为60℃。
对本发明渗氮处理后的奥氏体不锈钢表面氮化层进行性能测试：
表1
| 渗氮层厚度μm | 表面硬度HV | |
| 实施例1 | 61.52 | 1092 |
| 实施例2 | 61.35 | 1094 |
| 实施例3 | 61.42 | 1090 |
| 常规离子渗氮处理 | 43.55 | 1060 |
由表1可以看出，本发明处理后的奥氏体不锈钢表面氮化层具有更高的表面硬度和厚度。
Claims (6)
1.一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）表面预处理：将奥氏体不锈钢在电阻炉中加热至450-500℃，保温20min，然后冷却至50℃，然后将奥氏体不锈钢放入丙酮中浸泡30-40min，超声波处理2min，然后取出，表面采用去离子水清洗，然后，烘干至恒重；
（2）离子渗氮处理：将步骤（1）处理后的奥氏体不锈钢添加到离子氮化炉的真空室内，抽真空至35-40Pa，静置30min，然后通入氦气进行离子轰击，然后升温，快速升温至250℃，保温15-20min，然后通入氮气，保持真空室内氦气与氮气体积比为2:5，调整炉内压力，使炉内压力为220Pa，温度调节至310℃，保温3-5h；
（3）强化处理：将经过步骤（2）离子渗氮处理后的奥氏体不锈钢放入质量分数为8.5%的十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡15-20min，然后向十二烷基苯磺酸钠溶液中添加其质量0.0015%的氯化铈，搅拌均匀后，静置2小时，然后取出，采用去离子水对奥氏体不锈钢表面进行清洗至中性，真空中烘干至恒重，即可。
2.如权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，其特征在于，所述步骤（1）中冷却为随炉冷却。
3.如权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，其特征在于，所述步骤（1）中丙酮中浸泡温度为80℃。
4.如权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，其特征在于，步骤（1）中超声波功率为300W，频率为28kHz。
5.如权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，其特征在于，步骤（2）中快速升温至250℃，升温速率为10℃/s。
6.如权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢低温快速离子渗氮的方法，其特征在于，所述步骤（3）中十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡温度为60℃。
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|---|---|---|---|---|
| CN109735797A (zh) * | 2019-01-03 | 2019-05-10 | 天王电子（深圳）有限公司 | 奥氏体不锈钢及其硬化方法 |
| WO2020140229A1 (zh) * | 2019-01-03 | 2020-07-09 | 天王电子（深圳）有限公司 | 奥氏体不锈钢及其硬化方法 |
| CN113235037A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-10 | 无锡能以信科技有限公司 | 一种奥氏体不锈钢耐蚀渗氮复合处理方法 |
| RU2755911C1 (ru) * | 2021-01-12 | 2021-09-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ низкотемпературного ионного азотирования стальных деталей |
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