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9Cr18不锈钢表面低温渗碳强化技术研究

2017-11-06 14:21 来源:中国联合钢铁网
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9Cr18马氏体不锈钢是轴承领域应用最广泛的不锈钢,具有良好的耐蚀性,其淬火硬度(58~60HRC)低于常规轴承钢(60~64HRC)。轴承时效主要发生在工作表面和次表面层,采用合适的工艺对9Cr18不锈钢进行表面强化是提高轴承使用寿命的有效途径。 近年来的研究发现,将不锈钢在低于500℃下进行渗氮或渗碳处理时,可得到含氮或含碳的固溶体和扩散层,氮或碳原子起到了固溶强化的作用,不仅提高了不锈钢的表面硬度,而且增强了耐蚀性。为此,本研究对9Cr18马氏体不锈钢进行低温渗碳处理,并对处理后试样的组织与性能进行试验研究,为低温渗碳技术在不锈钢轴承领域的应用提供借鉴。 试验材料为9Cr18不锈钢,其化学成分(质量分数,%)为:0.95C,0.38Si,0.47Mn,0.015S,0.01P,17.9Cr,Fe余量。试样尺寸10×10×5mm,对试样表面进行粗磨、精磨、研磨加工保证表面粗糙度Ra<0.2μm,直线度<0.002mm,试验前用丙酮溶液对试验进行清洗,在乙醇溶液中超声清洗15min。 低温渗碳工艺参数见表1。其中活化工艺是为了增加材料表面活性,消除氧化膜,低温渗碳选择含氯混合气体为预处理气氛,预处理参数设计为在含氯混合气体下,温度达到440℃,保温2h,次数为2次,这样在预处理过程中,多次消除氧化膜,可以防止在低温渗碳初期氧化膜的再生,效果好于1次处理。 表1 低温气体渗碳工艺参数 材料 预吸附 预处理 渗碳处理 时间 (3次)/h 温度/℃ 时间 (2次)/h 温度/℃ 时间/h 温度/℃ 9Cr18 1 300 2 440 48 440   试验后,用金相显微镜观察基体组织;采用扫描电镜进行表面微观组织观察及截面元素分布测试;用维氏硬度计进行显微硬度测试;采用直线度仪对试验前后试样直线度进行测量;采用洛氏硬度计对处理前后基体组织硬度进行测试。结果表明: (1)9Cr18马氏体不锈钢在常规淬回火条件下,经低温渗碳处理后表面硬度得到显著提高,由630HV提高到1700HV。 (2)低温渗碳强化处理对基体组织的影响较小,处理后组织形态与硬度未发生明显变化。 (3)渗层与基体的结合力好,未发生明显剥落,综合性能良好。     (4)低温渗碳处理对试样直线度及表面粗糙度的影响较小。

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