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N氮含量对AISI 304和AISI 316L奥氏体不锈钢组织和性能的影响

来源:小编 发布时间:2022-06-16 次浏览

本文采用AISI 304和AISI 316L奥氏体不锈钢进行气体渗氮,在试样表面获得了氮化表面改性层。利用光学显微镜、电子探针微分析仪、场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪对样品的微观结构、形貌和物相进行了分析。采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和三维形貌仪对氮化层的显微硬度、摩擦系数、磨损量和磨损形貌进行了表征。利用电化学工作站和盐雾腐蚀试验箱研究了渗氮层的耐蚀性,如动电位极化曲线和交流阻抗。结果表明:(1)气体渗氮5h后,AISI304和AISI316L奥氏体不锈钢的表面硬度比未渗氮试样高2~5倍。430℃试样的氮含量较低,约为4%,此时氮化层为9μ,氮溶解在奥氏体晶格中,为膨胀奥氏体相,表面硬度约为1000hv0.05。当渗氮温度为530℃时,形成fe4n相和cr2n相,渗氮层深度在80μM左右。随着渗氮温度的升高,氮的存在形态由fe4n和Cr2N相转变为fe2n和CrN相,氮含量增加。1050℃试样的最大渗氮层深度为200μM,但最小表面硬度约为520hv0.05 

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;(2)AISI304和AISI316L奥氏体不锈钢焊管渗氮试样的耐磨性显著提高,磨损量减少。非渗氮试样的磨痕深而宽,表面有大量不均匀的片状沉积物。磨损机理为较严重的粘着磨损,伴有塑性变形;渗氮后,磨痕表面平整,沟槽浅而窄,磨损机制转变为轻微的磨粒磨损

 

(3)奥氏体不锈钢焊管具有良好的耐蚀性。在430℃渗氮后,AISI304奥氏体不锈钢的耐蚀性略低于基体。1050℃渗氮试样的自腐蚀电流密度为5.26μA·cm-2,腐蚀电位为-0.09v,更接近正值,交流阻抗谱拟合后的最大电阻值为2.01×104Ω盐雾试验后,在430℃和1050℃下,氮化和未经处理的试样表面均无腐蚀产物,在此温度下氮化提高了材料的耐蚀性。AISI316L奥氏体不锈钢比AISI304奥氏体不锈钢具有更好的耐蚀性。与原始样品相比,渗氮后,N和Cr结合形成CrN,导致材料表面铬含量低,不同程度地破坏了耐蚀性,降低了腐蚀电流密度,拟合交流阻抗谱后电阻值降低。