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摘要
目的 在AISI300系列奥氏体不锈钢表面制备单一S相的渗氮层，提高该系列不锈钢渗氮层的硬度、抗磨损性能，对比揭示渗氮前后不锈钢的磨损机制。方法采用低温辉光等离子渗氮技术（LTPNT）在AISI300系列奥氏体不锈钢表面制备渗氮层。利用OM、SEM、EPMA、XRD分析渗氮层截面形貌、元素分布和物相组成；通过比磨损率和磨痕形貌分析渗氮层的摩擦学性能；利用电化学实验考察渗氮前后三种不锈钢的耐蚀性。结果AISI300系列奥氏体不锈钢经380℃×12 h处理后表面获得厚度15μm左右、与基体致密结合、组织成分均匀的渗氮层；渗氮层的相结构主要为S相，无CrN相析出；渗氮后该系列不锈钢表面硬度均为1100HV左右，较基体硬度提高5倍左右；不锈钢基体的磨损机理为粘着和磨粒磨损，渗氮后转变为氧化磨损和微切削；渗氮层的比磨损率约为不锈钢基体的1/20，抗磨损的能力得到显著提升；25℃环境温度下渗氮后304L、316L和321的自腐蚀电位下降，腐蚀电流密度增加，腐蚀速率加快，耐腐蚀性能稍有降低，但通过对比腐蚀形貌，渗氮层仍具有一定的耐蚀性能。结论通过LTPNT可以获得高硬度、组织均匀致密、结合强度高的渗氮层，渗氮层中S相的存在可以显著提高AISI 300系列奥氏体不锈钢表面硬度、抗磨损能力，降低摩擦系数和比磨损率，对延长不锈钢的服役寿命有积极的作用。
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