[发明专利]一种高强度奥氏体不锈钢低温气体渗氮方法

说明书

本发明提供了一种高强度奥氏体不锈钢低温气体渗氮方法，涉及材料表面处理技术领域。本发明提供的高强度奥氏体不锈钢低温气体渗氮方法，包括以下步骤：将高强度奥氏体不锈钢进行固溶处理，得到试验用钢；将所述试验用钢进行冷轧形变处理，得到轧制钢；将所述轧制钢进行表面活化处理，得到活化钢；将所述活化钢进行低温气体氮化处理，形成渗氮层，得到氮化后高强度奥氏体不锈钢；所述低温气体氮化处理的温度为300～600℃；渗氮时间为6～12h。本发明能够在低温条件下实现对高强度奥氏体不锈钢的气体渗氮，同时能够提高渗氮效率，在短时间内增加渗氮层的厚度，提高奥氏体不锈钢的力学性能。

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，具体涉及一种高强度奥氏体不锈钢低温气体渗氮方法。

背景技术

气体渗氮是将钢铁零件置于一定温度的含氮气氛中保温一定的时间，使氮原子渗入零件表面的化学热处理技术。气体渗氮技术可以显著提高零件表面的硬度、疲劳强度、耐腐蚀性及耐磨性能等。常规的气体渗氮方法具有工艺周期长(20～80h)、生产效率低以及能源消耗大(处理温度为800℃以上)等缺点，并且渗氮零件表层脆性大、易剥落。

高强度奥氏体不锈钢在航空航天、能源化工等国家装备领域得到了广泛的应用。通常情况下，为提高奥氏体不锈钢的强度，会在奥氏体不锈钢基体内固溶入大量的氮元素，这样可以大幅度地改善奥氏体不锈钢的力学性能。为进一步提高奥氏体不锈钢的强度、耐腐蚀、耐磨性等性能，近年来许多学者致力于奥氏体不锈钢材料的表面强化研究，但相比于传统的渗氮钢(38CrMoAl、40Cr)，奥氏体不锈钢由于其自身结构(面心立方结构)的不同，N原子在奥氏体不锈钢中的扩散要比常用渗氮钢困难的多，同时由于高强度奥氏体不锈钢基体本身就含有大量的氮元素，这就使得气体渗氮过程更加困难。高强度奥氏体不锈钢在低温条件下，很难出现渗氮层。因此如何改善高强度奥氏体不锈钢的低温渗氮难这一现状成为当前研究的主流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度奥氏体不锈钢低温气体渗氮方法，本发明能够在低温条件下实现对高强度奥氏体不锈钢的气体渗氮，同时能够提高渗氮效率，在短时间内增加渗氮层的厚度，提高奥氏体不锈钢的力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高强度奥氏体不锈钢低温气体渗氮方法，包括以下步骤：

将高强度奥氏体不锈钢进行固溶处理，得到试验用钢；

将所述试验用钢进行冷轧形变处理，得到轧制钢；

将所述轧制钢进行表面活化处理，得到活化钢；

将所述活化钢进行低温气体氮化处理，形成渗氮层，得到氮化后高强度奥氏体不锈钢；所述低温气体氮化处理的温度为300～600℃；渗氮时间为6～12h。

优选地，所述高强度奥氏体不锈钢的抗拉强度≥890MPa，屈服强度≥490MPa，延伸率≥45％。

优选地，所述固溶处理的温度为1050～1150℃，保温时间为1～2h。

优选地，所述冷轧形变处理的压下量≥20％。

优选地，所述冷轧形变处理为多道次轧制，每道次的压下量为3～8％。

优选地，所述表面活化处理包括依次进行的除油处理和酸洗处理；

所述除油处理的方法包括：将所述轧制钢置于无水乙醇中，进行超声波清洗；

所述酸洗处理采用的酸洗液为亚磷酸和盐酸的混合溶液。

优选地，所述低温气体氮化处理包括依次进行的强渗处理和扩散处理；所述强渗处理的氮势为3.5～4.5；所述扩散处理的氮势为1.5～2.0。

优选地，所述低温气体氮化处理的步骤包括：