采用氮氢混合气源的等离子体源渗氮AISI304奥氏体不锈钢工艺研究

摘要

采用氮氢混合气作为渗氮气源，在低电压下对AISI304奥氏体不锈钢进行等离子体源渗氮处理，获得良好的渗氮效果。利用光学显微镜、电子探针显微分析仪、X射线衍射仪、表面轮廓仪、显微维氏硬度计、电化学工作站等设备，系统分析等离子体源渗氮AISI304奥氏体不锈钢的成分、结构及组织性能，研究了渗氮气体氮氢比、渗氮气压以及试样偏压和距屏高度对渗氮层金相组织、氮浓度-深度分布、相结构、表面粗糙度、显微硬度-深度分布、抗孔蚀行为的影响，定性总结出上述工艺条件对渗氮层组织性能影响的一般规律。
　　气压300 Pa，悬浮电位，距屏100mm，渗氮6h，氮氢比3∶1-1∶5条件下，所得渗氮层均由γN相组成，氮氢比1∶3条件下渗氮效果最好，渗氮层厚度9.8μm，氮峰值浓度16.5 wt.％，表面粗糙度0.124μm，表面显微硬度10.4 GPa。氮氢比大于1∶3时，渗氮效果会随氮气分压的增加而变差;氮氢比小于1∶3时，渗氮效果随氢气分压的增加而变差。
　　氮氢比1∶3，悬浮电位，距屏100mm，渗氮6h，气压220-500 Pa条件下，所得渗氮层均由γN相组成，气压300 Pa时渗氮效果最好。
　　气压300 Pa，氮氢比1∶3，距屏100mm，渗氮6h条件下，试样上施加0～-400 V负偏压，所得渗氮层均由γN相组成，负偏压-200 V时渗氮效果最好，渗氮层厚度10.9μm，表面显微硬度11.3 GPa。试样施加负偏压后，试样表面得到了清洗和活化，所得渗氮层厚度增加，硬度提高，抗蚀性能改善。
　　气压300 Pa，氮氢比1∶3，-200 V负偏压，渗氮6h条件下，距屏高度50-250mm，所得渗氮层均由γN相组成，距屏100mm处试样渗氮效果最好，试样距屏50mm时，渗氮层较厚但疏松，显微硬度低，抗蚀性能差。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 渗氮技术

1．2 采用不同气源离子渗氮技术

1．3 等离子体源渗氮技术

1．4 本文的研究目的与内容

2 等离子体源渗氮AISI 304奥氏体不锈钢工艺及分析方法

2．1 实验材料

2．2 等离子体源渗氮工艺与装置

2．2．1 等离子体源渗氮装置

2．2．2 等离子体源渗氮工艺参数

2．3 分析测试方法

3 不同渗氮气压氮氢比混合气源渗氮奥氏体不锈钢

3．1 氮氢比对渗氮层组织性能的影响

3．2 气压对渗氮层组织性能的影响

3．3 讨论

4 氮氢混合气源渗氮奥氏体不锈钢的偏压作用

4．1 不同试样偏压下渗氮层组织性能实验结果

4．2 讨论

5 氮氢混合气源渗氮奥氏体不锈钢的试样位置作用

5．1 不同试样位置渗氮层组织性能实验结果

5．2 讨论

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢