复合表面处理改善304不锈钢的微观结构和耐磨性

作者：沈倩倩; 向莉; 张瑜; 李雪莎; 聂朝胤^*

来源：表面技术, 2021, 50(05): 208-215.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.05.023

• 复合表面处理
• 304不锈钢
• 镍涂层
• 渗氮层
• 微观结构
• 显微硬度
• 耐磨性

目的提高奥氏体不锈钢的耐磨性。方法采用电镀法在304奥氏体不锈钢表面进行镍涂层预处理,然后在450℃及以下,于流动的高纯度NH3中进行气体渗氮,获得复合表面处理试样。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和显微硬度仪,研究了渗氮层的组织、相组成和显微硬度。使用球盘式摩擦磨损试验机,选用硬度相差很大的两种材料GCr15和Si3N4作为摩擦副,对其耐磨性进行了探讨。结果在400℃时,复合表面处理试样的基底表面生成约6.34μm厚的连续渗氮层,而单一渗氮试样表面没有渗氮层形成,而且450℃复合表面处理试样的渗氮层厚度为24.26μm,约是单一渗氮处理试样的7.85倍。400℃复合表面处理试样的渗氮层主要由γN-Fe组成。450℃复合表面处理试样的渗氮层主要由γN-Fe和少量铬的氮化物组成。400℃和450℃复合表面处理试样的最大硬度分别为780HV0.05和1450HV0.05,分别是原材料的3.3和6.2倍。与原材料相比,以GCr15作摩擦副时,400℃和450℃复合表面处理试样的磨损量分别下降了约75.7%和89.4%;以Si3N4作摩擦副时,400℃和450℃复合表面处理试样的磨损量分别下降了约82.5%和88%。结论镍涂层预处理有利于提高气体渗氮效率。复合表面处理明显提高了材料的渗氮层厚度、硬度及耐磨性。

• 单位
  西南大学