沉淀硬化不銹鋼機械能助滲鋁工藝研究

沉淀硬化無錫不銹鋼因具有高的強韌性配合，且在動、靜載荷下具有低的應力集中敏感性，因而廣泛用于宇航的承力、耐熱、耐蝕的關鍵結構部件。但在其服役環境中，沉淀硬化無錫不銹鋼常因其耐磨及耐蝕性能不足而導致材料使用壽命降低，必須對材料進行表面處理來提高材料的性能，滲鋁是其中最有效和實用的手段。鋼材經過滲鋁后，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，廣泛應用于石油化工、冶金及航空工業中。

由于沉淀硬化無錫不銹鋼的時效溫度一般在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，都會導致基體材料力學性能的改變，為了不改變基體材料的力學性能，必須進行低溫滲鋁。物理氣相沉積(PVD)滲鋁工藝可以實現低溫滲鋁(滲鋁溫度400℃左右)，但其滲層結合力較差、設備昂貴等缺點制約了其應用。

機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間，一直以來為諸多科研工作者所重視。對于機械能助滲鋁的早期研究，多數以普通低碳鋼為滲鋁對象，而對無錫不銹鋼，特別是沉淀硬化不銹鋼的低溫滲鋁工藝鮮有報道。本文采用機械能助滲鋁工藝，在500℃對沉淀硬化不銹鋼進行滲鋁，在保證基體材料的力學性能基本無損耗的情況下，得到了硬度是基體2倍多的滲層。

采用Φ20mm×3mm的片狀和標準拉伸(Φ5mm)、沖擊(10mm×10mm×55mm)的1Cr14Ni4Mo3N沉淀硬化無錫不銹鋼試樣。實驗所用的滲劑主要由鋁粉、鋁鐵粉、氧化鋁及氯化銨等組成。實驗前，對試樣依次進行砂紙打磨、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保護氣氛旋轉電爐中加熱至500℃，保溫8～12h，爐冷到300℃以下時將滲件取出空冷，然后水洗吹干。

通過機械能助滲鋁，沉淀硬化不銹鋼經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。機械能助滲鋁工藝沒有改變基體材料的力學性能。