滲氮不銹鋼主要包括馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼與沉淀硬化型不銹鋼3類。其中馬氏體系列的主要有1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr5Mo、1Cr13Al與2Cr13Mo等;奧氏體系列的主要有:0Cr18Ni9、1Cr18Ni14W2Mo等;還有以0Cr17Ni4Cu4Nb為代表的沉淀硬化型不銹鋼系列,均有良好的滲氮硬化效果。另外,鐵素體的Cr17、Cr17Ti及馬氏體奧氏體的15CrMoV等也有良好的滲氮效果。
滲氮不銹鋼的選材
從可滲性號的角度出發(fā),選用與氮親和力強(qiáng)的多合金元素不銹鋼有利于離子滲氮處理。首先這些元素可以使基體組織在較高溫度下具有穩(wěn)定性,因此可使零件在較高溫度下進(jìn)行滲氮,也可使零件變形減少,滲氮時(shí)間縮短。
有資料表明,鋼中含有0.6~1%釩,不但能細(xì)化晶粒,而且滲氮時(shí)在晶粒內(nèi)部和晶粒便捷析出分散的氮化物,消除鉻鋼在滲氮時(shí)沿晶粒邊界的連續(xù)氮化物網(wǎng),顯著提高滲氮層的耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度,適用精密零件保持高精度。不銹鋼中含鈦對滲氮也有良好的影響,不但可以在高溫下保持組織的穩(wěn)定性,而且是滲氮的催滲劑。
當(dāng)鋼中鈦與碳比為6.5~9.5時(shí),可使?jié)B氮層硬度明顯提高,含鈦鋼的滲氮溫度可在600攝氏度下進(jìn)行,滲氮后可用于中等負(fù)荷、高摩擦和交變負(fù)荷下工作。合金元素可以在滲氮亞表面層形成細(xì)小彌散堅(jiān)硬的氮化物骨架,如Cr2N,硬度可達(dá)1600HV;含Mo的合金鋼,滲氮后形成的氮碳化合物,硬度可達(dá)1800HV;Ti的氮化物TI2N、TiN硬度為1200~2000HV;V的神耽誤硬度可達(dá)1900HV;含Al鋼對滲氮效果更有獨(dú)到之處。
實(shí)踐證明,馬氏體不銹鋼比搞實(shí)體不銹鋼更容易滲氮處理。如2Cr13不銹鋼離子滲氮8h,可以形成0.15mm的滲層和700~800Hv的硬度;而1Cr18Ni9經(jīng)離子滲氮10h僅能形成0.08~0.12mm的滲層,即使再延長時(shí)間,其后的滲氮速度也很慢,可見在耐蝕性允許的情況下,為提高耐磨型,應(yīng)優(yōu)先考慮馬氏體不銹鋼可滲性好的優(yōu)勢。通常奧氏體不銹鋼在滲氮過程中,因氮在其中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)低于a-Fe,大量合金元素的存在,他們將阻礙氮原子擴(kuò)散過程的進(jìn)行,因此可以獲得較高表面硬度,而要獲得較深滲層厚度就比較困難。
滲氮不銹鋼的使用范圍
馬氏體不銹鋼中,1Cr13、2Cr13、3Cr13在30攝氏度以下,弱腐蝕介質(zhì)中有良好的耐蝕性,對鹽水、淡水、水蒸氣、空氣等,也有充足的耐蝕性;Cr17、Cr17Ti可耐氧化酸類,如一定溫度和濃度的硝酸,以及大部分有機(jī)酸和有機(jī)鹽的水溶液;Cr17MoTi抗酸性更高,例如對有機(jī)酸,其耐蝕性甚至比1Cr18Ni9還好。奧氏體不銹鋼中,以1Cr18Ni9Ti為代表,通常在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中,特別是Cr18Ni12Mo2Ti,耐蝕性能更好,多用在低濃度硫酸,沸騰磷酸,醋酸,尿素,制堿等行業(yè),用于飲食、制藥業(yè)、產(chǎn)品更綠化。以上材料,經(jīng)過離子滲氮處理后,均可達(dá)到表面強(qiáng)度效果,多用于離心泵的口環(huán)、軸保護(hù)套、葉輪、成磨環(huán)、柱塞泵的活塞、連桿套等,以及攪拌器下軸套、離心機(jī)推料盤、刮刀、以及高壓閥座及閥桿等,壽命成倍增加。
青島豐東致力于熱處理新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,不銹鋼低溫離子滲氮技術(shù)成熟,已廣泛應(yīng)用于汽車、航空、醫(yī)藥等領(lǐng)域。