[发明专利]Fe-Mn系不锈钢表面耐磨耐腐蚀渗氮层的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于金属表面渗氮处理技术领域，具体是涉及一种Fe-Mn系不锈钢表面耐磨耐腐蚀渗氮层的加工方法。 

背景技术

2002年以来，我国已连续成为全球最大不锈钢消费国，其中Fe-Mn系不锈钢份额逐年上升。2006年国内生产Fe-Mn系不锈钢占不锈钢总产量28.6%； 2008年，在中国民营钢厂Fe-Mn系不锈钢占到不锈钢产量的90％，其需求和产量增速已超过其他系列不锈钢平均增速。在一般腐蚀介质中，Fe-Mn系不锈钢耐蚀性低于Ni-Cr系不锈钢。但有意义的是，在某些特殊苛刻介质如含氯离子环境，Fe-Mn系不锈钢耐蚀性优于 Ni-Cr系不锈钢，现已应用在海洋舰船、海洋石油等行业。  

随着 Fe-Mn系不锈钢应用领域的拓展，对其进行的研发工作正在深入进行，用氮元素对其合金化研究是一个重要方面，氮元素可以提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能，特别是局部耐腐蚀性能，如晶间腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀。但是Fe-Mn-N系奥氏体钢的熔炼有特殊技术要求，我国高氮奥氏体钢的研究工作正处于起步阶段，生产高氮锰系奥氏体钢存在设备和工艺难题有待进一步研究。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，提供了一种Fe-Mn系不锈钢表面耐磨耐腐蚀渗氮层的加工方法，加工方法为：a.Fe-Mn系不锈钢工件进行表面清洗，去除基材表面的氧化层和油脂污秽；b.把清洗好的工件放入料筐；c.连同料筐一起将工件送进程控电脉冲型多功能离子轰击炉；d.轰击炉内所用气源材料为工业液氨和石油烃，轰击炉压保持在20～200 Pa，处理温度范围为400～500℃，保温时间为6～8小时；e.取出轰击炉内的高温工件与料筐，空冷或油冷后在工件表面获得渗氮层。本发明所用程控电脉冲型多功能离子轰击炉2002年12月13日由杭州等离子装备工程有限公司申请过专利，专利号为ZL 022 51500.3。 

本发明利用等离子轰击表面渗氮改性工艺是铁锰系奥氏体钢表面氮元素合金化的一个有效办法，带来的有益效果是：在Fe-Mn系不锈钢表面获得一种渗氮层，外观色泽灰色，渗层最外层厚约25～35μm，中间层厚约10～20μm，过渡层厚约25～30μm；X射线衍射结果表明，渗层含有FeNiN化合物，渗层和基体结合良好，无空隙、疏松、析出相发现；渗层硬度为HV_0.11150～1250，脆性等级为一级，具有良好的耐磨性和耐大气腐蚀性能，渗氮层质量稳定，加工成本低，本发明加工过程中无废气排放、环境整洁卫生。 

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 

实施例：一种Fe-Mn系不锈钢表面耐磨耐腐蚀渗氮层的加工方法，加工方法为：a.Fe-Mn系不锈钢工件进行表面清洗，去除基材表面的氧化层和油脂污秽；b.把清洗好的工件放入料筐；c.连同料筐一起将工件送进程控电脉冲型多功能离子轰击炉；d.轰击炉内所用气源材料为工业液氨和石油烃，轰击炉压保持在20～200 Pa，处理温度范围为400～500℃，保温时间为6～8小时；e.取出轰击炉内的高温工件与料筐，空冷或油冷后在工件表面获得渗氮层。多次试验证明，上述处理工艺所获得的渗层深度、硬度值最佳，氮层质量最为稳定。 

本发明在使用程控电脉冲型多功能离子轰击炉时，先是用电动旋升启闭盖装置启开负载盖头，然后用机械手系统把工件和料筐运送至炉内，接着用电动启闭盖装置闭盖，然后轰击炉工作轰击工件。 

实验例1：采用程控电脉冲型多功能离子轰击炉，基体材料为12Cr17MnNi6N(201)不锈钢，轰击炉温度范围为400～450℃，炉压保持在20～150 Pa，轰击时间为4～5小时，离子轰击处理所用气源材料为工业液氨和石油烃，在基体材料表面获得离子渗氮层外观为灰色。本实验例所获得的渗氮层最外层厚约25μm，中间层厚约10μm，过渡层约25μm；显微硬度值为HV_0.11150～1200；X射线衍射结果表明，渗氮层含有FeNiN化合物，渗层和基体结合良好，无空隙、疏松、析出相发现，具有良好的耐磨性和耐大气腐蚀性能。