复合表面处理改善304不锈钢的微观结构和耐磨性

• 作者: 沈倩倩 向莉 张瑜 李雪莎 聂朝胤
• 来源期刊: 表面技术
• 关键词: 复合表面处理 304不锈钢 镍涂层 渗氮层 微观结构 显微硬度 耐磨性
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 摩擦磨损与润滑|Friction, Wear and Lubrication
• 页码范围: 208-215
• 页数: 8页
• 分类号: TG156.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.05.023

摘要

目的 提高奥氏体不锈钢的耐磨性.方法 采用电镀法在304奥氏体不锈钢表面进行镍涂层预处理,然后在450℃及以下,于流动的高纯度NH3中进行气体渗氮,获得复合表面处理试样.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和显微硬度仪,研究了渗氮层的组织、相组成和显微硬度.使用球盘式摩擦磨损试验机,选用硬度相差很大的两种材料GCr15和Si3N4作为摩擦副,对其耐磨性进行了探讨.结果 在400℃时,复合表面处理试样的基底表面生成约6.34μm厚的连续渗氮层,而单一渗氮试样表面没有渗氮层形成,而且450℃复合表面处理试样的渗氮层厚度为24.26μm,约是单一渗氮处理试样的7.85倍.400℃复合表面处理试样的渗氮层主要由γN-Fe组成.450℃复合表面处理试样的渗氮层主要由γN-Fe和少量铬的氮化物组成.400℃和450℃复合表面处理试样的最大硬度分别为780HV0.05和1450HV0.05,分别是原材料的3.3和6.2倍.与原材料相比,以GCr15作摩擦副时,400℃和450℃复合表面处理试样的磨损量分别下降了约75.7％和89.4％;以Si3N4作摩擦副时,400℃和450℃复合表面处理试样的磨损量分别下降了约82.5％和88％.结论 镍涂层预处理有利于提高气体渗氮效率.复合表面处理明显提高了材料的渗氮层厚度、硬度及耐磨性.