沉淀硬化不銹鋼機(jī)械能助滲鋁工藝研究

沉淀硬化無(wú)錫不銹鋼因具有高的強(qiáng)韌性配合，且在動(dòng)、靜載荷下具有低的應(yīng)力集中敏感性，因而廣泛用于宇航的承力、耐熱、耐蝕的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件。但在其服役環(huán)境中，沉淀硬化無(wú)錫不銹鋼常因其耐磨及耐蝕性能不足而導(dǎo)致材料使用壽命降低，必須對(duì)材料進(jìn)行表面處理來(lái)提高材料的性能，滲鋁是其中最有效和實(shí)用的手段。鋼材經(jīng)過(guò)滲鋁后，表面能形成致密的氧化鋁膜，可以大大提高材料的耐磨性、耐蝕性以及抗氧化性能，廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金及航空工業(yè)中。

由于沉淀硬化無(wú)錫不銹鋼的時(shí)效溫度一般在600℃以下，常用滲鋁工藝如固體滲鋁、熱浸鍍鋁等滲鋁溫度都比600℃高，都會(huì)導(dǎo)致基體材料力學(xué)性能的改變，為了不改變基體材料的力學(xué)性能，必須進(jìn)行低溫滲鋁。物理氣相沉積(PVD)滲鋁工藝可以實(shí)現(xiàn)低溫滲鋁(滲鋁溫度400℃左右)，但其滲層結(jié)合力較差、設(shè)備昂貴等缺點(diǎn)制約了其應(yīng)用。

機(jī)械能助滲鋁作為有效的低溫滲鋁工藝，由于其能降低滲鋁溫度和縮短滲鋁時(shí)間，一直以來(lái)為諸多科研工作者所重視。對(duì)于機(jī)械能助滲鋁的早期研究，多數(shù)以普通低碳鋼為滲鋁對(duì)象，而對(duì)無(wú)錫不銹鋼，特別是沉淀硬化不銹鋼的低溫滲鋁工藝鮮有報(bào)道。本文采用機(jī)械能助滲鋁工藝，在500℃對(duì)沉淀硬化不銹鋼進(jìn)行滲鋁，在保證基體材料的力學(xué)性能基本無(wú)損耗的情況下，得到了硬度是基體2倍多的滲層。

采用Φ20mm×3mm的片狀和標(biāo)準(zhǔn)拉伸(Φ5mm)、沖擊(10mm×10mm×55mm)的1Cr14Ni4Mo3N沉淀硬化無(wú)錫不銹鋼試樣。實(shí)驗(yàn)所用的滲劑主要由鋁粉、鋁鐵粉、氧化鋁及氯化銨等組成。實(shí)驗(yàn)前，對(duì)試樣依次進(jìn)行砂紙打磨、堿洗、酸洗、水洗、吹干等處理，然后與滲劑一起均勻放入滾筒中，加蓋密封后于RG2-6-6保護(hù)氣氛旋轉(zhuǎn)電爐中加熱至500℃，保溫8～12h，爐冷到300℃以下時(shí)將滲件取出空冷，然后水洗吹干。

通過(guò)機(jī)械能助滲鋁，沉淀硬化不銹鋼經(jīng)500℃×10h的滲鋁，得到厚11μm的滲鋁層。滲鋁層的硬度是基體的2倍多。機(jī)械能助滲鋁工藝沒(méi)有改變基體材料的力學(xué)性能。