[发明专利]一种奥氏体不锈钢的电脉冲辅助渗氮方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种渗氮方法，更具体而言，涉及一种奥氏体不锈钢的电脉冲辅助渗氮方法。

背景技术

奥氏体不锈钢是指那些使用状态组织为奥氏体的不锈钢。奥氏体不锈钢主要化学成分有Cr、Ni、Mn、N等元素。奥氏体不锈钢中Cr≥18％而Ni≥8％，其中Cr18％和8％Ni的配合是世界各国奥氏体不锈钢的典型成分。奥氏体不锈钢是目前全世界应用最广泛的不锈钢，约占世界上不锈钢总产量的近2/3。同时由于奥氏体不锈钢具有优秀的耐酸性、抗氧化性、抗辐射性、高温和低温力学性能、生物相容性等，所以在石油、化工、电力、交通、航空、航天、航海、国防、能源开发以及轻工、纺织、医学、食品等工业领域都有广泛的用途。

1Cr18Ni9Ti是典型奥氏体不锈钢牌号，同时也是产量和用量最大的奥氏体不锈钢。其化学成分为C≤0.12%、Si≤1.00%、Mn≤2.00%、S≤0.030%、P≤0.035%、Cr=17.00-19.00%、Ni=8.00-11.00%、fe余量。渗氮通常处理温度在500℃以上，工件变形量小，在奥氏体不锈钢敏化温度范围停留时间短，可以有效提高奥氏体不锈钢表面硬度和耐磨性，按照渗剂的特点，可以分为固体渗N、气体渗N、液体渗N、离子渗N等多种。实际工业生产中，固体渗是最原始的方法现应用最少，后三种工艺方法应用最多，其中又以气体渗氮所占比重最大，而近年来离子渗氮和液体渗氮方法则发展最快。

气体渗氮相较于其他渗氮工艺其生产效率有明显改进，渗N深度可达在100-200μm之间，适合大规模批量生产，但存许多问题，即污染问题十分严重导致尾气处理费用十分高昂，且渗速较慢导致能耗很高，氨气消耗量大、废气、废水难以处理，其应用范围正在在逐步缩小。

发明内容

    本发明提供一种奥氏体不锈钢的电脉冲辅助渗氮方法，通过该方法可以提高奥氏体不锈钢的渗氮效率，显著降低能耗消耗。

一种奥氏体不锈钢的电脉冲辅助渗氮方法， 步骤1、奥氏体不锈钢的棒材表面进行喷砂或酸洗；步骤2、配置渗氮剂，将木屑、尿素、碳酸钠和氯化铵，按质量比10:6:3:1均匀混合；步骤3、棒材的两端，分别与两根电线焊接；然后，将棒材装入罐的正中央，周围用渗氮剂填满；渗氮罐装入热处理炉，电线连接电脉冲设备；步骤4、热处理炉电源将炉内温度升至500至700℃，开始保温，1小时后对其进行电脉冲处理，其脉冲参数为电压6.5至9KV、频率7至10Hz，处理10分钟后停止电脉冲，50分钟后再使用相同参数进行10分钟的电脉冲处理，如此往复次数4次以上；步骤5、渗氮罐随炉冷却，待其冷却后开罐，截断电线。

进一步的优选，热处理炉的炉内温度550℃。

进一步的优选，脉冲参数为电压8KV、频率9Hz。

进一步的优选，所述往复次数为6次。

进一步的优选，奥氏体不锈钢为1Cr18Ni9Ti。

进一步的优选，所述电线外套设陶瓷管。

进一步的优选，在步骤3中，首先将渗氮剂填满罐体长度方向的1/10夯实，再将棒材长度方向与罐体长度方向保持一致，装入罐的正中央，将其周围用渗N剂填满，同时覆盖棒材末端，渗氮剂高于棒材末端的厚度为罐体长度的1/10。

进一步的优选，在步骤3中，棒材与电线焊接的焊丝材料H0Cr19Ni9、H0Cr19Ni9Ti或1Cr18Ni9Ti。

进一步的优选，陶瓷管的尺寸选用直径3-6mm直径的无绝缘皮铜线，并且长度在30mm的陶瓷管。

在渗氮的过程中，加入电脉冲处理，在一定的的电压、频率、时间条件下可以提高活性氮原子的能量，使更多的活性氮原子能量满足其扩散激活能，从而加快了氮的扩散过程，提升渗氮的效率，缩短渗氮的时间、大大降低其能量能耗。

附图说明

图1是实施例中脉冲电线示意图。

图2是实施例中电脉冲渗氮技术装置示意图。

图3是实施例中电脉冲渗氮方法流程示意图。

图4是实施例中脉冲处理后试样不同厚度的元素含量能谱分析。

具体实施方式

下面具体说明奥氏体不锈钢的渗氮方法，本实施例以1Cr18Ni9Ti为例进行示范性说明，该示范性的实施例不限制权利要求的保护范围。

首先对需要渗N的1Cr18Ni9Ti工件进行处理，将工件表面进行喷砂或酸洗将阻碍N扩散的1Cr18Ni9Ti表面的钝化膜除去。