一種表面鐵素體不鏽鋼及其製備方法
2023-04-22 18:17:36 4
專利名稱：一種表面鐵素體不鏽鋼及其製備方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料表面冶金，具體是一種表面鐵素體不鏽鋼及其製備方法。
背景技術：
傳統的鐵素體不鏽鋼是用整體冶煉的方法製得的，雖然可以獲得具有較好的耐磨 蝕性，特別在耐氯化物應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等方面性能尤為突出，但是，整體冶煉 鐵素體不鏽鋼還存在以下突出問題(1)室溫、低溫整體韌性差； (2)合金元素鉻浪費大；中國鉻礦資源比較貧乏，按可滿足需求的程度看，屬短缺 資源。我國生產不鏽鋼的鉻資源有限，主要依靠進口，不鏽鋼成本中原材料成本佔到70 80%，因此，材料的價格直接影響著生產成本，直接影響著不鏽鋼的價格和銷售。
發明內容
本發明的目的是為克服現有技術的不足，而提供一種工藝先進、成本低廉，可大量 節約合金元素，並具有耐腐蝕性好、使用壽命長的表面鐵素體不鏽鋼及其製備方法。本發明表面鐵素體不鏽鋼是在中、低碳鋼的表面採用等離子表面冶金工藝技術， 滲入鉻元素，獲得表面5 10 μ m內平均鉻含量為12 20%的表面鐵素體不鏽鋼。其製備 方法包括如下步驟1、在真空容器中設置陰極和陽極，將金屬含有99. 9%的鉻板和中、低碳鋼試樣置 於陰極上；2、抽真空至真空度小於5Pa ；3、充入氬氣；4、在陰極和陽極之間加入-1000V的電壓；5、將鉻板和鋼試樣加溫至800 1200°C，保溫4 10小時；6、隨爐緩冷至室溫，即得到中、低碳鋼表面含鉻合金層彡20 μ m，距表面5 10 μ m 內，平均鉻含量為12 20%的表面鐵素體不鏽鋼。所述合金層厚度的主要控制方法是控制保溫時間和濺射電壓。隨著保溫時間的 延長，合金層厚度增加。濺射電壓在一定範圍內升高，合金層厚度增加。所述合金層鉻金屬含量的主要控制方法是濺射電壓和保溫溫度。隨著濺射電壓 在一定範圍內升高，合金層的鉻金屬含量升高。隨著保溫溫度的提高，合金層的鉻金屬含量 升高。所述容器中陰極和陽極的距離為15 500mm之間。所述鉻板和中、低碳鋼試樣的距離為15 50mm之間。經測試，用上述方法獲得的表面鐵素體不鏽體能達到傳統整體冶煉鐵素體不鏽鋼 3Crl3的使用性能要求。本發明的優點是製造工藝先進，成本低廉，能大量節約合金元素；滲層與基體結合強度高，不易脫落；以碳鋼為基體，塑性、韌性好；滲層厚度可控，滲層成分可進行工藝參數的調節實現表面成分可控。
具體實施例方式實施例1將尺寸為50mmX IOOmmX 5mm含鉻99. 9 %的鉻板作為滲鉻的供給源，將鉻板和 25mmX80mmX3mm的30鋼試樣置於真空容器內設置有陰極和陽極的陰極上，抽真空到容 器真空度小於5Pa時，充入氬氣，並在陰極和陽極之間加入-1000V電壓，在電場的作用下， 通入的氬氣被電離形成等離子體的正離子高速奔向鉻板和碳鋼試樣，將鉻板和試樣升到 1000°C，並保溫5小時，此過程中源源不斷的被濺射出的鉻離子、原子及的粒子團，遷移並 吸附在相對而置的30鋼試樣表面，在高溫下擴散進入試樣內部，形成一定厚度的鉻合金 層，保溫結束後，隨爐緩冷到室溫，通過上述工藝過程，可以得到表面含鉻合金層> 30 μ m， 距表面7μπι以內平均鉻含量12% 15%的不鏽鋼層。實施例2將鉻板和試樣升溫到800°C，並保溫4小時，可以得到表面含鉻合金層彡20 μ m，距 表面5μπι以內平均鉻含量12% 15%的不鏽鋼層，其他同實施例1。實施例3將鉻板和試樣升溫到1200°C，並保溫10小時，可以得到表面含鉻合金層彡50 μ m， 距表面IOym以內平均鉻含量15% 20%的不鏽鋼層。其他同實施例1。
權利要求
一種表面鐵素體不鏽鋼，其特徵是在中、低碳鋼的表面採用等離子表面冶金工藝技術，滲入鉻元素，獲得表面含鉻合金層≥20μm，距表面5～10μm內，平均鉻含量為12～20％的表面鐵素體不鏽鋼。
2.權利要求1所述的一種表面鐵素體不鏽鋼的製備方法，包括如下步驟(1)在真空容器中設置陰極和陽極，將金屬含有99.9%的鉻板和中、低碳鋼試樣置於 陰極上；(2)抽真空至真空度小於5Pa；(3)充入氬氣； (4)在陰極和陽極之間加入-1000V的電壓；(5)將鉻板和鋼試樣加溫至800 1200°C，保溫4 10小時；(6)隨爐緩冷至室溫，即得到中、低碳鋼表面含鉻合金層彡20μ m，距表面5 10 μ m 內，平均鉻含量為12 20%的表面鐵素體不鏽鋼。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵是所述合金層厚度的主要控制方法是控 制保溫時間和濺射電壓，隨著保溫時間的延長，合金層厚度增加，濺射電壓在一定範圍內升 高，合金層厚度增加。
4.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵是所述合金層鉻金屬含量的主要控制方 法是濺射電壓和保溫溫度，隨著濺射電壓在一定範圍內升高，合金層的鉻金屬含量升高， 隨著保溫溫度的提高，合金層的鉻金屬含量升高。
5.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵是所述容器中陰極和陽極的距離為 15 500mm之間。
6.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵是所述鉻板和中、低碳鋼試樣的距離為 15 50mm之間。
全文摘要
本發明公開了一種表面鐵素體不鏽鋼及其製備方法，其特徵是在中、低碳鋼的表面採用等離子滲金屬工藝，滲入鉻元素，表面含鉻合金層≥20μm，距表面5～10μm內，平均鉻含量為12～20％的表面鐵素體不鏽鋼。本發明的優點是製造工藝先進，成本低廉，能大量節約合金元素；滲層與基體結合強度高，不易脫落；以碳鋼為基體，塑性、韌性好；滲層厚度可控，滲層成分可進行工藝參數的調節實現表面成分可控。
文檔編號C23C14/34GK101838793SQ20101013884
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月3日 優先權日2010年4月3日
發明者卜根濤, 徐晉勇, 李冰, 王成磊, 申罡, 陳選楠, 高原, 黃學鋒 申請人:桂林電子科技大學