不锈钢的表面渗氮技术

    不锈钢应用范围十分广泛。面对当前资源严重短缺的现状，采用各种强化措施来改善已开发不锈钢钢种的性能，进一步发挥各种不锈钢的优势，拓展其应用范围，是一项迫切而意义深远的工作。表面改性处理是低成本而有效提高材料表面硬度、耐磨性和抗疲劳性能的重要方法。 

　由于不锈钢表面氧化膜的存在，使一般的气体渗氮很难进行。虽然表面活化处理后的不锈钢可以进行气体渗氮处理，但是工序复杂，不易控制，所以人们逐渐采用了一些新的渗氮工艺技术。离子渗氮技术就是其中应用最广的一种。常规离子渗氮是在 500～560℃温度下的N2和H2或NH3混合气氛中进行的。由于离子渗氮能直接去除不锈钢表面的钝化膜，并易于实现局部渗氮和较容易控制氮势，在不锈钢表面强化方面显示出较大优越性。对一些马氏体不锈钢进行离子渗氮的结果表明，离子渗氮可有效地在不锈钢表面形成一定厚度的渗氮层，而不需要进行去除氧化膜的预处理。渗氮后的不锈钢硬度和耐磨性均有显著提高。但是常规的离子渗氮容易在不锈钢表面形成CrN而使基体出现贫铬，进而降低不锈钢的耐蚀性。所以，尽管经离子渗氮处理后不锈钢的表面硬度、耐磨性和抗擦伤、抗胶合能力有大幅度提高，但若处理不当，容易发生表层剥落、硬化层(渗氮层) 厚度不均匀以及耐腐蚀性大幅下降等质量问题。

　为了避免高温下形成CrN，损害不锈钢固有的耐蚀性，必须发展低温处理方法。上世纪80年代研发了等离子体低温渗氮研究，很好地解决了奥氏体不锈钢经处理后耐蚀性降低的技术难题。该技术的关键是在低温下(350～450℃) 进行，以避免形成CrN而使基体贫铬后耐蚀性下降。