专利名称：一种奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法
技术领域：
本发明涉及一种奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，属于奥氏体不锈钢表面处
理领域。
背景技术：
奥氏体不锈钢中的Cr元素能在空气中被氧化形成自愈能力极强的Cr2O3钝化膜， 所以具有极强的耐蚀性能而被广泛应用于工程材料。但是奥氏体不锈钢存在一个非常明显的不足就是这种材料的硬度不高，直接表现为表面硬度、耐磨性能、抗疲劳性能低，严重影响了奥氏体不锈钢的使用范围和使用寿命，这时就需要对奥氏体不锈钢进行表面硬化处理。以往奥氏体不锈钢表面硬化处理都是采用渗氮、渗碳或氮碳共渗的办法提高其表面硬度，但由于处理温度偏高，往往在硬化处理后造成表面耐蚀性能下降，失去了 “不锈钢，， 的本性。上世纪八十年代初，z. L. aiang等人发现在某一临界温度之下对奥氏体不锈钢进行低温渗氮，使不锈钢表面形成的氮的过饱和固溶体，可以在不降低不锈钢表面耐蚀性能的前提下，大幅度提高其表面硬度。后来研究发现，在低温下对奥氏体不锈钢渗碳或氮碳共渗同样可以获得类似的效果。目前奥氏体不锈钢低温硬化处理方法主要有气体法、离子法。气体法在进行渗碳前需要用HCl或NH4Cl去除不锈钢表面的钝化膜，这就会严重污染环境；离子法通过离子轰击去除不锈钢表面的钝化膜，并将氮(碳)渗入不锈钢表面，获得不降低耐蚀性能的硬化处理，但是在大批量离子渗氮(碳)时，炉内的工件温度测量和温度均勻性都难以控制，增加了处理难度，所以尽管奥氏体不锈钢低温离子硬化处理的研究已有几十年的历史，但工业化应用的实例不多。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种处理设备及工艺简单、污染轻、温度易于控制的奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法。本发明通过以下技术方案实现
一种奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，在温度490°C以下对奥氏体不锈钢进行盐浴硬化处理2-4小时；所述盐浴中含有CNO -，质量浓度控制在35%-45%。所述奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，其特征在于，盐浴中CNO-的质量浓度为 38%ο所述奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，所述盐浴中包括K2CO3, Na2CO3和 CO(NH2)，质量百分比为4:2: (4-6)。所述奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，其特征在于所述盐浴中还包括5-8% 的 Li2CO3。所述奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，其特征在于在温度480°C对奥氏体不锈钢进行盐浴硬化处理3小时。
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与现有技术相比，本发明具有以下特点
1.由于本实验所用盐浴中的CNO-具有较强的还原势，奥氏体不锈钢可以在不经过去钝预处理即可实现表面硬化处理。2. 316L奥氏体不锈钢经过低温盐浴硬化处理可获得具有S相结构特征的硬化层， 硬化处理后不锈钢的表面硬度是基体硬度的4倍。3.经过低温盐浴硬化处理后比低温盐浴硬化处理前的奥氏体不锈钢耐蚀性高。
图1为本发明奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理后试样的硬化层的金相照片； 图2为本发明奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理后试样的XRD衍射图。
具体实施例方式采用AISI 316L的奥氏体不锈钢试样，试样的尺寸为30mmX20mmX5mm。试验前， 试样依次用240#、400#、600#、800#、1000#水磨砂纸打磨并抛光，然后分别用丙酮和酒精清
洗试样表面。组分1，盐浴中含有质量浓度 35% 的 CNO “，20% 的 K2CO3,10%Na 2C03 和 30%C0 (NH2)， 余量为Li2C03。组分2，盐浴中含有质量浓度 40% 的 CNO “，20% 的 K2CO3,10%Na 2C03 和 25%C0 (NH2)， 余量为Li2C03。组分3，盐浴中含有质量浓度 45% 的 CNO “，20% 的 K2CO3,10%Na 2C03 和 20%C0 (NH2)， 余量为Li2C03。组分4，盐浴中含有质量浓度 38% 的 CNO “，20% 的 K2CO3,10%Na 2C03 和 25%C0 (NH2)， 余量为Li2CO3及其他微量元素。实施例1 将上述任一组分在温度490°C以下对奥氏体不锈钢进行盐浴硬化处理 2-4小时。实施例2 将上述任一组分在温度490°C以下对奥氏体不锈钢进行盐浴硬化处理3 小时。实施例3 将上述任一组分在温度450°C对奥氏体不锈钢进行盐浴硬化处理3小时。所述奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，在温度480°C对奥氏体不锈钢进行盐浴硬化处理3小时。在温度490°C以下对试样低温盐浴处理3小时后其性能如下
如图1所示，从照片上可以看出硬化层为白亮色，没有铬的碳化物或氮化物的析出，呈现出比基体金属具有更高的耐蚀性能。从图2中可以看出硬化处理后的试样仍保持了奥氏体不锈钢原有的面心立方晶体结构，并且没有新相生成。与未硬化处理的奥氏体不锈钢相比，经过低温盐浴硬化处理后的不锈钢硬化层的(111)衍射峰向低角度发生了偏移，呈现出典型的S相结构。由于S相仍保持了奥氏体不锈钢原有的单相组织，溶入不锈钢中的氮和碳原子填补了不锈钢内部的晶界、位错等缺陷的空隙处，所以使得硬化处理后的不锈钢表面比基体具有更好的耐蚀性能。
由于本实验所用盐浴中的CNO —具有较强的还原势，可以有效地去除不锈钢表面的钝化膜，所以在本试验中不需要专门的去钝预处理就能使N和C原子无阻碍地渗入不锈钢的内部，实现不锈钢的表面硬化处理。
权利要求
1.一种奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，其特征在于在温度490°c以下对奥氏体不锈钢进行盐浴硬化处理2-4小时；所述盐浴中含有CNO -，质量浓度控制在35%-45%。
2.如权利要求1所述奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法其特征在于，盐浴中CNO-的质量浓度为38%。
3.如权利要求1或2所述奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法所述盐浴中包括 K2CO3, Na 2C03 和 CO(NH2)，三者质量百分比为 4 :2 (4-6)。
4.如权利要求3所述奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，其特征在于所述盐浴中还包括5-8%的Li2CO3。
5.如权利要求3所述奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，其特征在于在温度480°C 对奥氏体不锈钢进行盐浴硬化处理3小时。
全文摘要
本发明公开了一种奥氏体不锈钢低温盐浴硬化处理方法，属于奥氏体不锈钢表面处理领域。在温度490℃以下对奥氏体不锈钢进行盐浴硬化处理2-4小时；所述盐浴中含有CNO﹣，质量浓度控制在35%-45%，盐浴中还含有K2CO3、Na2CO3、CO(NH2)、Li2CO3以及其他微量元素。由于本发明所用盐浴中的CNO﹣具有较强的还原势，奥氏体不锈钢可以在不经过去钝预处理即可实现表面硬化处理；奥氏体不锈钢经过低温盐浴硬化处理可获得具有S相结构特征的硬化层，硬化处理后不锈钢的表面硬度是基体硬度的4倍；经过低温盐浴硬化处理后比低温盐浴硬化处理前的奥氏体不锈钢耐蚀性高。
文档编号C23C8/56GK102409285SQ20111038050
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者王征, 王成虎 申请人:江苏海纳机电集团有限公司, 王成虎