本发明属于材料强化技术领域，具体涉及一种不降低防锈性能的奥氏体不锈钢硬化方法。
背景技术：
奥氏体不锈钢塑性好，韧性高，具有良好的耐蚀性能，在工业生产以及日常生活等领域应用广泛。但是，奥氏体不锈钢的硬度低，耐磨性差，且奥氏体不锈钢不能通过常规热处理之相变的方式使其硬化，制约了奥氏体不锈钢的应用。
离子氮化可以提高不锈钢的表面硬度，但在氮化过程中，基体表层因铬离子在溅射中会发生损失，最终会在基体表面形成微米级的“贫铬层”，从而使不锈钢的防锈性能出现大幅度的下降。cn109735797a公开了一种奥氏体不锈钢及硬化方法；该方法先使用氦气轰击去除氧化膜，氦气轰击对表面粗糙度影响偏大，且对不锈钢中铬元素的损失亦偏大，会影响不锈钢原来的防腐性能；该方法随后进行离子氮化，离子氮化后再采用机械抛光去除贫铬层；由于机械抛光对于一些凹槽部位难以触及，抛光并不均匀，故抛光后的防腐性能仍然不足，需要再施加镀层来防锈；但氮化层上直接施镀，镀层结合力差，会脱落，故需要加一个“活化”的工序，“活化”工序的目的是提高氮化层与镀层的之间的结合力，该工艺略复杂且成本较高，并且经过“活化”后施加的镀层在经过一段时间的使用后，仍然存在镀层脱落现象。
因此，现有技术有待改进。
技术实现要素：
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种不降低防锈性能的奥氏体不锈钢硬化方法。
本发明的目的至少是通过以下之一的技术方案实现的。
一种不降低防锈性能的奥氏体不锈钢的硬化方法，包括以下步骤：
(1)氢气轰击除膜：对清洁后的奥氏体不锈钢材料表面进行氢气轰击；
(2)中高温离子氮化：对经步骤(1)处理后的奥氏体不锈钢材料进行离子氮化，使奥氏体不锈钢材料表面形成渗氮层；
(3)电化学抛光：对经过步骤(2)处理的奥氏体不锈钢材料进行电化学抛光；
(4)阳极钝化：对经过步骤(3)电化学抛光处理的奥氏体不锈钢材料进行阳极钝化。
进一步的，所述步骤(1)中，氢气轰击的温度为190-210℃，电压为390-410v，时间为5-10min。采用氢气进行轰击，一方面可以除去奥氏体不锈钢表面的氧化膜，为渗氮作准备；另一方面，氢气是所有气体中轰击能量最小的，对基体的表面粗糙度影响最小；在电压不高，轰击时间较短时，对奥氏体不锈钢中的铬的溅射损失最小，从而对奥氏体不锈钢的的防腐性能影响最小。
进一步的，所述步骤(2)中，氮化处理时，真空度为9-11pa，电压为580-620v，升温速率为14-16℃/min，温度为350～550℃。
进一步的，所述步骤(2)中，n2与h2的体积比为1:4-1:2，离子氮化2-6h。
所述步骤(2)中，当n2:h2＝1:4-1:2，电压580-620v，350～550℃时可以获得比较适中的渗氮速度，同时奥氏体不锈钢中因铬的溅射损失而造成的“贫铬层”不厚，在3微米以下；“贫铬层”在后续处理中可以较容易的去除。
进一步的，所述步骤(3)中，电化学抛光液由硫酸、磷酸、甘油和水组成，且硫酸、磷酸、甘油的具体组成是：硫酸(h2so4)：5-15ml/l；磷酸(h3po4):20-40ml/l；甘油[c3h5(oh)3]：30-50ml/l；其余为水。采用电解抛光与化学溶解的复合，硫酸的主要作用主要是溶蚀，可以快速除去“贫铬层”；磷酸、甘油的主要作用在于电解抛光，可以获得较为平整的表面。
进一步的，所述步骤(3)中，电化学抛光时的电压为15-30v，阳极电流密度为5-15a/dm2，温度为50-60℃，时间为3-6min。
进一步的，所述步骤(3)中，经过步骤(2)处理的奥氏体不锈钢材料为阳极，阴极材料采用铅。
进一步的，所述步骤(4)中，钝化液的组成是亚硝酸钠、氢氧化钠和水，且亚硝酸钠、氢氧化钠的具体组成是亚硝酸钠：30-40g/l；氢氧化钠：20-30g/l；其余为水。亚硝酸钠是还原剂；氢氧化钠一方面作为亚硝酸钠的稳定剂，另一方面在阳极钝化时，以oh-向阳极运动，在亚硝酸根还原性作用下，在阳极(工件)上会将oh-中的氧还原成氧气的析出，从而会促进氧化膜(钝化膜)的生成，使阳极钝化。
进一步的，所述步骤(4)中，电压为25-35v。
进一步的，所述步骤(4)中，经过步骤(3)处理的奥氏体不锈钢材料为阳极，阴极材料采用不锈钢。
经过上述步骤硬化后的奥氏体不锈钢，经检测能够在基体表面形成一层厚度为10um～20um，硬度为900hv以上的氮化层，且防腐性能可达到要求。
本发明与现有技术相比，有如下有益效果：(1)可以显著提高奥氏体不锈钢的表面硬度及耐磨性能：本发明能够在奥氏体不锈钢表层形成一层厚度为10um～20um，硬度为900hv以上的氮化层。(2)不降低奥氏体不锈钢原有的防锈性能：通过电化学抛光，将离子氮化后影响防锈性能的“贫铬层”去除，通过阳极钝化，能在工件表面形成一层致密的钝化膜，确保工件具有良好的防锈性能。(3)生产效率高。所述方法适用范围广，如适用于精密、装饰及防腐性能要求高的如钟表类零件，对有耐磨及防腐性能要求的如食品机械类零件，以及对耐磨性要求很高的如齿轮类零件。(4)氮化层是渗层，不存在脱落现象。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施不限于此。
实施例1
对精密、装饰及防腐性能要求高的如钟表类零件，不降低防锈性能的奥氏体不锈钢硬化方法，按如下步骤进行：
(1)氢气轰击快速除膜：将清洁后的奥氏体不锈钢材料置于等离子体渗氮炉的阴极盘上，加热后充入氢气，调整电压进行氢气轰击；
(2)中高温离子氮化：在步骤(1)结束后，快速抽出氢气；注入氩气，调整真空度和电压；将奥氏体不锈钢材料快速加热；然后注入氮气和氢气，保温进行离子氮化。关闭电源，随炉冷却到室温。
(3)电化学抛光：经过步骤(2)处理的不锈钢材料作为阳极，并置于电解槽中，通电进行电化学抛光；
(4)阳极钝化：经过步骤(3)电解抛光处理的奥氏体不锈钢材料作为阳极，进行阳极钝化。
所述步骤(1)中，氢气轰击的温度为190℃，电压为390v，时间为5min。
所述步骤(2)中，真空度为9pa，电压为580v，升温速率为14℃/min，温度为350℃，n2与h2的体积比为1:4，离子氮化2h。
所述步骤(3)中，电化学抛光液由硫酸、磷酸、甘油和水组成，且硫酸、磷酸和甘油的具体组成是：硫酸(h2so4)：5ml/l；磷酸(h3po4):20ml/l；甘油[c3h5(oh)3]：50ml/l；其余为水。电化学抛光时的电压为15v，阳极电流密度为5a/dm2，温度为60℃，时间为3min。工件为阳极，阴极材料采用铅。
所述步骤(4)中，钝化液的组成是亚硝酸钠、氢氧化钠和水，且亚硝酸钠和氢氧化钠的具体组成是亚硝酸钠：40g/l；氢氧化钠：20g/l；电压为25v。工件为阳极，阴极材料采用不锈钢。
经过上述步骤硬化后的奥氏体不锈钢，经检测能够在基体表面形成一层厚度为10um，硬度为900hv的氮化层，且防腐性能可达到要求。
实施例2
对有耐磨及防腐性能要求的如食品机械类零件，不降低防锈性能的奥氏体不锈钢硬化方法，按如下步骤进行：
(1)氢气轰击快速除膜：将清洁后的奥氏体不锈钢材料置于等离子体渗氮炉的阴极盘上，加热后充入氢气，调整电压进行氢气轰击；
(2)中高温离子氮化：在步骤(1)结束后，快速抽出氢气；注入氩气，调整真空度和电压；将奥氏体不锈钢材料快速加热；然后注入氮气和氢气，保温进行离子氮化。关闭电源，随炉冷却到室温。
(3)电化学抛光：经过步骤(2)处理的不锈钢材料作为阳极，并置于电解槽中，通电进行电化学抛光；
(4)阳极钝化：经过步骤(3)电解抛光处理的奥氏体不锈钢材料作为阳极，进行阳极钝化。
所述步骤(1)中，氢气轰击的温度为200℃，电压为400v，时间为8min。
所述步骤(2)中，真空度为10pa，电压为600v，升温速率为15℃/min，温度为450℃，n2与h2的体积比为1:3，离子氮化4h。
所述步骤(3)中，电化学抛光液由硫酸、磷酸、甘油和水组成，且硫酸、磷酸和甘油的具体组成是：硫酸(h2so4)：10ml/l；磷酸(h3po4):30ml/l；甘油[c3h5(oh)3]：40ml/l；其余为水。电化学抛光时的电压为24v，阳极电流密度为10a/dm2，温度为55℃，时间为5min。工件为阳极，阴极材料采用铅。
所述步骤(4)中，钝化液的组成是亚硝酸钠、氢氧化钠和水，且亚硝酸钠和氢氧化钠的具体组成是亚硝酸钠：35g/l；氢氧化钠：25g/l；电压为30v。工件为阳极，阴极材料采用不锈钢。
经过上述步骤硬化后的奥氏体不锈钢，经检测能够在基体表面形成一层厚度约15um，硬度为1100hv的氮化层，且防腐性能可达到要求。
实施例3
对耐磨性要求很高的如齿轮类零件，不降低防锈性能的奥氏体不锈钢硬化方法，按如下步骤进行：
(1)氢气轰击快速除膜：将清洁后的奥氏体不锈钢材料置于等离子体渗氮炉的阴极盘上，加热后充入氢气，调整电压进行氢气轰击；
(2)中高温离子氮化：在步骤(1)结束后，快速抽出氢气；注入氩气，调整真空度和电压；将奥氏体不锈钢材料快速加热；然后注入氮气和氢气，保温进行离子氮化。关闭电源，随炉冷却到室温。
(3)电化学抛光：经过步骤(2)处理的不锈钢材料作为阳极，并置于电解槽中，通电进行电化学抛光；
(4)阳极钝化：经过步骤(3)电解抛光处理的奥氏体不锈钢材料作为阳极，进行阳极钝化。
所述步骤(1)中，氢气轰击的温度为210℃，电压为410v，时间为10min。
所述步骤(2)中，真空度为11pa，电压为620v，升温速率为16℃/min，温度为550℃，n2与h2的体积比为1:2，离子氮化6h。
所述步骤(3)中，电化学抛光液由硫酸、磷酸、甘油和水组成，且硫酸、磷酸和甘油的具体组成是：硫酸(h2so4)：15ml/l；磷酸(h3po4):40ml/l；甘油[c3h5(oh)3]：30ml/l；其余为水。电化学抛光时的电压为30v，阳极电流密度为15a/dm2，温度为50℃，时间为6min。工件为阳极，阴极材料采用铅。
所述步骤(4)中，钝化液的组成是亚硝酸钠、氢氧化钠和水，且亚硝酸钠和氢氧化钠的具体组成是亚硝酸钠：30g/l；氢氧化钠：30g/l；电压为35v。工件为阳极，阴极材料采用不锈钢。
经过上述步骤硬化后的奥氏体不锈钢，经检测能够在基体表面形成一层厚度约为20um，硬度约为1200hv的氮化层，且防腐性能可达到要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。