PDF《犃犐犁 犐316犔 奥氏体不锈钢空心阴极放电》

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修回日期:

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基金项目:国家自然科学基金(

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4 9,

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1 7 ) 作者简介:李杨(

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8 3-) ,男( 汉) ,山东济南人,讲师,博士;

研究方向:金属材料表面改性 网络出版日期:

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2 11 7∶0 8;

网络出版地址: h t t p : / / w w w. c n k i . n e t / k c m s / d e t a i l /

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0 5. T G.

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0 0 4. h t m l 引文格式:李杨,徐惠忠,邱剑勋,等. A I S I

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6 L奥氏体不锈钢空心阴极放电离子源渗氮技术 [ J ] .中国表面工程,

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1 4 ,

2 7 (

3 ) :

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3 0 .

0 引言奥氏体不锈钢由于铬含量较高, 其表面形成 一层致密的氧化膜, 因而耐 蚀性能好, 广泛 应用 于食品、 医疗和核工业等领域[

1

2 ] .但其表面硬度 较低, 耐磨性能较差, 也限制了其应用[

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4 ] .在室 温状态使用时, 是以奥氏体 组织 状态 存在, 无法 用传统的淬火、 调质等技术进行硬化处理.渗氮 技术能够显着提高奥氏体不锈钢的表面 硬度和中国表面工程2014年耐磨性能, 得到广泛应用. 为了获得一定厚度和硬度的渗层, 传统的气 体渗氮通常是高温下进行, 不可避免的造成渗层 中有 C r N 析出, 导致基体中自由铬的减少, 造成 耐蚀性明显降低.Z h a n g和Bell用低温直 流离 子渗氮技术处理 A I S I

3 1 6奥氏体不锈钢, 在低温

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0 ℃下, 氮化铬析出被抑制, 从而获得单一 γ N 相氮化层( 又称 S 相) , 保持耐点蚀性的同时, 提 高了奥氏 体不 锈钢 的表 面硬 度 和耐磨 性[

5 ] .但 受气体放电特性和工件阴极的影响, 传统直流离 子渗氮技术存在一些难以解决的问题, 如工件温 度均匀性差、 表面打弧等问题[

6 ] .为解决以上问 题, 近年来出现了一些新的 离子 渗氮技术, 如活 性屏离子渗氮、 等离子体源离子渗氮和离子注入 渗氮等[

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1 0 ] .这些新的渗氮技术在处理过程中, 等离子体产生都不依赖于工件.其中活性 屏离 子渗氮技术有着成本低和操作简单的优势 得到 广泛应用.工件处于悬浮状态, 离子轰击活性屏 而不再是工件本身, 从而解决了传统直流离子渗 氮存在的问题.赵程教授[

1 0 ] 对奥氏体不锈钢进 行活性屏离子渗氮处理时, 制备出了具有单一 γ N 的氮化层.但由于其单层活性屏辐射加热, 仍属 于传统辉光放电范畴, 从而加热效率低. 针对传统直流离子渗氮存在边缘效应、 表面 打弧等问题, 借鉴活性屏渗氮技术的基础上提出 空心阴极等离子体 源渗 氮技 术.K.N i k o l o v [

1 1 ] 用多组平行的钢板组成了空心阴极离子源, 置于 装置两侧, 进行奥氏体不锈钢表面氮化处理.文 中提出双层圆筒不锈钢板组成空心阴极结 构环 绕工作空间, 形成负辉区的 叠加, 放电电流 密度 增加, 气体离化率升高, 但阴极电位降变低, 离子 轰击现象不再明显, 从而降低边缘效应等传统渗 氮的弊端.文献[

1 2 ] 指出在空心阴极等离子体源 下AISI3

1 6 L 奥氏 体不锈钢氮 化的可行性.空 心阴极等离子体源渗氮相比于传统直流渗 氮具 有更高的离化率, 同时辐射加热工件. 对AISI316L奥氏体不锈钢进行直流离子渗氮( D C P N) 和空心阴极等离子体源渗氮( HC D P N) 处理.在两种不同工艺下, 研究工件作为放 电阴极时, 氮化处理产生边缘效应的问题.探讨 在空心阴极放电产生的等离子体源空间中 奥氏 体不锈钢的渗氮行为, 分析表征不同工艺下获得 的氮化层组织与结构特征.