PDF《犃犐犁 犐316犔 奥氏体不锈钢空心阴极放电》

1 试验方法 1.

1 材料 试验材料为 A I S I3

1 6 L不锈钢, 化学成分( 质 量分数 /%) 为0.03C,

0 .

8 0S i ,

1 .

5 0 M n ,

1 1.

5 0 N i ,

1 7.

5 0C r , 2.

4 M o .试样尺寸为15mm*

1 5mm*4mm.用2

4

0、

5 0

0、

8 0 0和1

0 0 0号砂纸 从粗到细将表面磨平, 用金刚石颗粒抛光剂抛光

3 0s成镜面.酒精清洗后, 放置试样台上. 1.

2 试样制备 在自行设计制 造的 离 子渗 氮 炉中 进行 常规直流离 子渗氮(DCPN) 和空心阴极离子源渗氮(HC D C P N) 处理, 两种工艺参数见表1.其中, 空心阴极离子源渗氮装置示意见图1, 炉内安装 一套由直径不同的双层圆筒组成的空心 阴极电极结构.双层圆筒材质选用奥氏体不锈钢, 双层 圆筒与直流脉冲电源阴极相连接, 炉壁做为阳极. 小圆筒与大圆筒间距控制在8mm 左右, 小圆筒上 分布直径1 0mm 的小孔, 通过调整氨气气压, 使两 圆筒间产生空心阴极放电, 电离率升高, 通过内筒 上的小孔向工作空间提供高活性的氮离子等物质 粒子, 由此形成空心阴极等离子体源. 表1 不同方案的氮化试验参数 T a b l e1 E x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r so fd i f f e r e n t s c h e m e S c h e m e V o l t a g e / V T i m e / h T e m p e r a t u r e / ℃ P r e s s u r e / P a D C P N

7 8

0

8 2

0 4

4 5

0 4

0 0 HC D P N

5 5

0 4

4 5

0 4

0 0 图1 离子渗氮试验装置示意图[

1 3] F i g .

1 S c h e m a t i co fp l a s m an i t r i d i n ga p p a r a t u s [

1 3]

6 2 第3期 李杨, 等:A I S I

3 1

6 L奥氏体不锈钢空心阴极放电离子源渗氮技术 1.

3 分析测试方法 用Olympus金相显微镜观察试样渗氮层的 组织形貌;

用Homm e l t e s t e rT

4 0

0 0粗糙仪对样 品进行表面粗糙度测试;

用X射线衍射分析仪测 定渗层的结构, C u K α( 波长为0.

1 5

40 6n m) , 电 压为4 0k V, 电3 0mA, 扫描范围为2

0 ° ~1

0 0 ° , 扫 描步长为0.

0 2 ° ;

用MH 6型显微硬度计测量表 面硬度和截面硬度, 条件为载荷为0. 5N, 加载时 间5s .使用Z AHN E RI M

6 e型电化学工作站对 改性前后试样进行阳极极化曲线测定, 评价试样 在3. 5% N a C l溶液中的电化学腐蚀性能.摩擦 试验采用 HT

1 0

0 0型球盘式摩擦磨损试验机, 摩擦副选用 Ф5mm G C r

1 5球, 载荷选用1 0N, 滑动速度为0.

0 9 4m / s , 进行滑动干摩擦试验.

2 结果与讨论 2.

1 表面形貌与粗糙度 传统离子渗氮 处理 后 试样 的 表面 宏观 照片见图2 ( a ) .氮化试样表面存在明显的黑色环, 表 明传统渗氮技术的边缘效应 非 常强 烈.表 面被 其分割为3个区域: 边缘区域( 1) 、 过渡区域( 2) 和中心区域( 3) .而空心阴极离子源渗氮处理后 试样的表面照片( 图2 ( b ) ) , 相比于传统离子渗氮 试样, 虽然 也有黑环产生, 但宽度变窄, 颜色变浅, 说明边缘效应问题大大降低. 粗糙度测试结果见表2.传统离子氮化样品 图2 两种工艺渗氮试样的表面宏观形貌 F i g .

2 V i s u a l a s p e c to f t h ed i f f e r e n t s a m p l e s 表2 不同工艺渗氮试样的表面粗糙度( /μ) T a b l e2 S u r f a c er o u g h n e s so ft h ed i f f e r e n ts a m p l e s ( a/μm) S c h e m e A r e a1 A r e a2 A r e a3 O r i g i n a l D C P N 0.

2 4 0.

2 0 0.

1 6 0.

0 2 HC D P N 0.

1 3 0.

1 1 0.

1 1 0.

0 2 的各区域表面粗糙度均高于抛光样品的粗 糙度 ( 0.