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保持304不锈钢精密管耐蚀性的渗碳工艺

发布时间:2022-01-17 点击次数:1104

304不锈钢精密管的耐蚀性能主要是因为钢中添加了一定浓度的Cr元素。一方面,Cr在铁基体中达到一定含量时可以使铁的电极电位获得一个跳跃式的升高;另一方面,Cr元素在表面形成的一层致密的氧化膜,对环境中的腐蚀起到了屏蔽的作用。304不锈钢精密管进行渗碳处理,是一种有效的表面强化方法,可惜常规渗碳工艺会降低其蚀性。

保持304不锈钢精密管耐蚀性的渗碳工艺.png 

为什么常规渗碳处理会破坏奥氏体不锈钢管的耐蚀性能?这是因为在高温条件下,钢管中的Cr原子容易与C原子结合,生成碳化铬并首先析出在渗碳层奥氏体晶界上,并形成网状分布。由于Cr原子半径较大,内部Cr很难扩散到表层贫Cr层,这样就造成了表面局部贫铬,不锈钢的致密Cr2O3氧化膜防护层也被破坏。


因此,在不损害304不锈钢精密管耐蚀性能的条件下进行渗碳处理的前提,是保证碳化物不被析出。由于铬的碳化物是在高温范围的一定的温度区间形成的,因此,要避免碳化物的形成与析出,就必须在适当低的温度区间内进行渗碳。


在这个温度条件下,由于C的原子半径较小,以间隙机制扩散,渗碳后C原子可以扩散到奥氏体不锈钢晶格内,形成固溶体;而Fe、Cr原子半径较大,只能以交换机制扩散,在没有足够扩散激活能的条件下,Fe、Cr原子无法移动。这样就保证了Cr的碳化物无法形成。铬的碳化物在550℃生成,所以304不锈钢精密管低温渗碳处理将在低于550℃条件下进行,这样就可以在不损害管材原有耐蚀性能的条件下提高其表面强度等性能。


其主要工艺步骤如下:在处理前对精密不锈钢管表面做预处理,称为合金表面活化。该活化过程采用纯HCl与N2混合气体,在250℃下保温2小时。HCl能有效去除奥氏体不锈钢表面的氧化铬钝化膜组织,而添加N2的目的是为了在常压条件下,创造一个非氧化环境,从而保证基体中的铬原子不会再次被氧化,避免钝化膜重新生成。


然后,通过470℃下20小时的渗碳过程,可以得到约70微米深的硬化层。经过LTCSS工艺处理的316不锈钢制品管与未处理的材料相比,性能有明显改善,表面硬度从原有的400HV提高到1000HV;疲劳极限从200MPa提高到325MPa;在抗腐蚀性能方面,在0.6mol/L的NaCl溶液中,阳极点蚀电位从+140mV提高到+990mV。

保持304不锈钢精密管耐蚀性的渗碳工艺.png 

以上就是保持304不锈钢精密管耐蚀性渗碳工艺,常规的渗碳会破坏钢管的耐腐蚀性,因此需在低于550℃下进行渗碳处理。304不锈钢精密管经过低温渗碳处理不仅保持了原有的耐蚀性能,而且表面硬度和耐磨性大幅度提成,有效地提高了管材的可靠性和使用寿命。


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