离子扩渗工艺对316L不锈钢表层组织及磁性能的影响

• 作者: 罗建东 杨颖仪 林育周
• 来源期刊: 金属热处理
• 关键词: 316L不锈钢 离子渗氮 离子渗碳 氮碳共渗 磁性能 显微组织
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 表面工程|SURFACE ENGINEERING
• 页码范围: 207-211
• 页数: 5页
• 分类号: TG156.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.040

摘要

采用离子渗氮(PN)、离子渗碳(PC)及离子氮碳共渗(PNC)工艺对316L不锈钢进行表面硬化处理.利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、显微硬度仪和振动样品磁强计(VSM)等分析手段对处理后的试验钢组织、显微硬度及磁性能进行表征.结果表明,采用PC、PNC、PN这3种工艺处理的试验钢均可获得膨胀奥氏体相,但是间隙原子含量逐渐增大,晶格膨胀程度逐渐加剧,分别为1.7％、4.1％和5.5％.PNC与PN处理的试样可获得更厚的渗层厚度和更高的表面硬度,表面硬度约为基体的4.5倍.此外,PN处理的试样具有铁磁性,PC和PNC处理的试样则呈现出与原始奥氏体不锈钢一致的弱磁性.与PNC工艺相比,PN处理的试样表现出更弱的Cr与N间相互作用及略大的晶格膨胀,铁磁性却显著增强.在316L不锈钢离子扩渗处理中,诱发顺磁到铁磁转变的首要因素为晶格膨胀,晶格膨胀增大了Fe-Fe原子间距,减少了3d轨道的重叠,从而增大了Fe原子磁矩,使铁磁性显著增强,磁相变的临界晶格膨胀处于4.1％ ～5.5％之间;次要因素为Cr与N之间的相互作用.316L不锈钢的无磁强化最佳工艺为PNC工艺,具体为温度420℃、阴极电压600 V、气压200 Pa、气氛N2:H2:CH4=20:77:3、处理时间6 h.采用此工艺对316L不锈钢进行表面强化,可在其表面获得厚度大、硬度高、磁性弱的强化层.