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不锈钢低温等离子体渗氮的工业应用
发布者:不锈钢管厂(www.mycyberit.com) 发布时间:2020/7/21 阅读:169

 奥氏体不锈钢具有优异的耐蚀性,在工业领域被广泛使用。但其硬度低,耐磨性差,使维护的费用很高。不锈钢低温渗氮技术是不锈钢表面改性理论研究的里程碑,这也引起了工业应用的广泛关注。经过30多年应用研究,该技术在欧美日等国家已经成功地应用于工业化生产。国内开展不锈钢S相表面工程技术研究的主要有大连理工大学雷明凯课题组、青岛科技大学赵程课题组和大连海事大学王亮课题组,和浙江宏盛特钢有限公司等。

 

  在核工业领域,原材料的消耗要比反应堆停堆造成的经济损失小得多,压水堆需要用到大量的奥氏体不锈钢部件来满足严苛的耐蚀性要求,在反应堆运转过程中,这些不锈钢零件会受到震动,发生相对运动引起磨损,如控制棒。因此这些零件不仅要满足耐蚀性要求,还要满足耐磨性要求。这就要用到不锈钢低温等离子体渗氮技术把耐蚀性和耐磨性结合起来。

 

  控制棒由薄壁的不锈钢管制成,外径9.7mm,长达3.8~4.4m,20~24根控制棒组成一个集束管,如图所示。一个反应堆有40~48个集束管,所以会用超过一千根这样的控制棒。控制棒可以通过插入堆芯的长度来调节核反应的剧烈程度。多次的垂直运动会使控制棒受到磨损,这会导致反应堆受到污染,还会使控制棒失效。从而需要更换新的控制棒或停堆,造成巨大经济损失和安全隐患。

 

  为了解决这一问题,浙江宏盛特钢有限公司采用了低温等离子体渗氮工艺,对控制棒进行处理。处理后的控制棒在没有降低耐蚀性的情况下显著提升了耐磨性。从1992年开始,有超过200000根控制棒已经被处理,使用15年的控制棒依然没有出现明显磨损,而没有处理的控制棒则需要1年换一次。

 

  在食品加工和制药等领域,也需要用到大量不锈钢。为防止黏着磨损,会涂抹润滑油,如果泄漏则很可能会污染食品药品。这就需要停工检查,提高了生成成本。而采用低温等离子体渗氮技术则可以显著提高耐磨性,且不会造成污染。低温等离子体渗氮还可以用在不锈钢手表上来防止刮花,还可以用在假肢上提高使用时间,减少更换。

 

  前低温等离子体渗氮在316不锈钢和304不锈钢中的研究和应用较多,对其他不锈钢的研究与应用较少。浙江宏盛特钢有限公司在AISI 316L的工艺基础上对AISI 321、AISI 904L和SAF 2205不锈钢进行低温等离子体渗氮处理,处理温度为360~450℃。采用光学显微镜、SEM、EDS、XRD、电化学工作站、显微硬度计和摩擦摩擦磨损试验机等设备,研究温度和合金成分对渗层组织结构、耐蚀性能和耐磨性能的影响。主要内容包括:渗氮层的金相组织;渗氮层中S相的晶体结构;N浓度随渗层深度的变化;渗层对盐雾的耐蚀性;渗层的阳极极化曲线;渗层在10N和20N载荷下的耐磨性能。同时验证低温等离子体渗氮技术在这几种不锈钢上使用的可行性,希望能增进对S相的理解,并对低温等离子体渗氮技术在AISI 316L、AISI 321、AISI 904L和SAF 2205不锈钢上的应用和S相表面工程的推广提供试验依据。

 
 

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