[发明专利]一种耐磨耐腐蚀的核级不锈钢

说明书

本发明涉及金属材料技术领域，特别是一种耐磨耐腐蚀的核级不锈钢，该核级不锈钢的表面处理包括注氮和渗氮两个步骤：所述注氮步骤在离子注入能量为45‑60KeV、注入温度控制在300‑400℃、注入剂量为6×10¹⁷ions/cm²‑12×10¹⁷ions/cm²的条件下进行；所述渗氮步骤在炉内温度为450‑490℃、渗氮气压为280‑330Pa、N2:H2为2.7:1‑3.3:1、渗氮时间为15‑19h、电离电压750‑800V、电离电流2.5‑3.3A的条件下进行。通过上述步骤，可以在核级不锈钢表面形成一种结合强度高，耐腐蚀性能好，耐磨性远远优于常规渗氮处理的复合氮化层，从而显著提高核级不锈钢的综合性能。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种耐磨耐腐蚀的核级不锈钢。

背景技术

在核电工程应用中，奥氏体不锈钢因其无磁性而被广泛使用，如制作控制棒包壳，工艺管道，蒸汽发生器，泵，阀及剪切机刀体等，然其服役环境非常恶劣（高温、高压、高热流、强酸性），大多数零部件因摩擦磨损会进一步腐蚀而过早失效。

为提高其使用寿命，通常会对上述部件进行表面处理，渗氮处理就是针对核级不锈钢较为常用的手段。

过薄的氮化层根本无法保证不锈钢的耐磨性能，为获得满意的氮化层厚度，通常需要在较高温度下进行渗氮，高温渗氮不但会导致不锈钢基体中铬大量析出造成基体贫铬，而且采用高温渗氮获得的氮化层与基体结合强度不高，容易发生剥落，一旦氮化层剥落，贫铬基体会在极短时间内被腐蚀，从而导致零件失效。

研究表明，渗氮处理受材料、温度、气氛、电压、电流、时间、冷却方式等多种因素影响，目前业内尚未形成一个完整的理论体系，实际应用时的工艺参数选择无可靠的规律可循，存在极大的盲目性。

鉴于成熟理论体系的缺失，目前在针对核级不锈钢表面处理这一技术上近年来始终未能取得明显的突破。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐磨耐腐蚀的核级不锈钢。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐磨耐腐蚀的核级不锈钢，其特征在于，进行如下表面处理：

步骤一、注氮：离子注入能量为45-60KeV、注入温度控制在300-400℃、注入剂量为6×10¹⁷ions/cm2-12×10¹⁷ions/cm2；

步骤二、注氮后进行离子渗氮：渗氮温度为450-490℃，渗氮气压为250-330pa，N2:H2为2.7-3.3:1，渗氮时间为15-19h，渗氮电压为750-800V，电流为2.5-3.3A。

优选的，在对核级不锈钢注氮之前，对其表面进行预处理，处理步骤包括：

1、将核级不锈钢用200#SiC水磨砂纸打磨，去除其表面的切割划痕和油污，然后依次用400#、600#、800#、1000#和1200#SiC水磨砂纸对工件表面进行机械打磨；

2、用尼龙抛光布和粒度为1.5μm的金刚石抛光膏对其磨光面进行机械抛光，使其表面粗糙度达到Ra≤0.05um；

3、依次在丙酮溶液、蒸馏水和酒精的混合溶液中对工件进行超声波清洗，每次清洗时间不低于15分钟。

进一步的，所述步骤一的离子注入能量为45KeV,注入温度为400℃，注入剂量为9×10¹⁷ions/cm²-12×10¹⁷ions/cm²。

更进一步的，所述步骤二的渗氮温度为480-490℃，渗氮时间为17h,渗氮电压为800V，渗氮电流为3A。