[發明專利]一種奧氏體不銹鋼表面改性的制造方法

在審

• 申請號: 202010587728.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111500973A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 關妙;梁懷南;段仁慧;翟宏建
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: C23C8/38
• 分類號: C23C8/38;C23C8/02;B24C1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種金屬材料表面改性的制造方法，該方法采用高壓磨料水射流?離子氮化復合處理的制造方法對金屬材料表面進行改性，進行表面強化，雖然采用高壓磨料水射流?離子氮化復合處理后增加了金屬材料表面的的粗糙度，但處理后的金屬材料由于表面加工硬化，抗塑性變形能力提高，金屬材料硬度提高，同時表面形成凹槽織構，在摩擦過程中對磨屑有一定的收集作用，其摩擦因數一直保持平穩，表明采用高壓磨料水射流?離子氮化復合處理的制造方法處理后有較好的抗磨減摩作用。采用高壓磨料水射流?離子氮化復合處理的金屬磨損痕跡較淺，并且磨損軌跡呈現不均勻狀。滲氮處理后的金屬硬度提高，在摩擦的過程中會產生硬度較高的磨屑，并進一步細化為磨粒，增加了磨損，從而提高了摩擦因數。表明采用高壓磨料水射流?離子氮化復合處理改性層對金屬材料基體有較好的保護作用，提高了金屬材料的承載力及耐磨性。

技術領域

本發明涉及到一種奧氏體不銹鋼材料的領域，特別是一種奧氏體不銹鋼表面改性的制造方法。

背景技術

奧氏體不銹鋼具有良好的綜合力學性能和工藝性能，在氧化性和還原性介質中均表現出較好的耐蝕性。此外，奧氏體不銹鋼制品表面光潔度高，容易清潔與維護。因此，奧氏體不銹鋼在工業、民用、國防等諸多領域得到了廣泛應用，已成為不銹鋼中種類較多、使用量最大的一種鋼材，其生產量和使用量約占不銹鋼總產量及使用量的一半以上。但是，奧氏體不銹鋼表面硬度低、摩擦因數大、耐磨性差等缺點已限制了其在摩擦零部件制作方面的應用。基于磨損損傷發生于材料表面，表面工程技術因能夠賦予材料表面全新組織、成分和性能，從而被廣泛用于提高奧氏體不銹鋼的耐磨性。目前在奧氏體不銹鋼中已獲得應用的表面技術有：化學熱處理、噴涂、堆焊、激光熔覆、PVD沉積硬質涂層、表面納米化、摩擦攪拌表面強化等。盡管上述表面技術在工藝原理上存在差異，但根據其出發點及防護效果可將它們都歸類為面向問題或正向的表面設計思路。即通過增加表面硬度的方式來強化表面，在一定程度上提高了奧氏體不銹鋼在低載荷、無沖擊條件下的耐磨性。奧氏體不銹鋼硬度較低，高硬度的涂鍍型改性層與不銹鋼基體材料之間性質的差異，使改性層內應力增大，協同變形能力減弱，特別是沖擊、高應力存在的情況下，極易出現改性層壓潰、開裂、剝落等現象。而改性層一旦發生上述損壞，剝離出的硬質碎屑成為磨粒會進一步加劇磨損。高硬度的改性層又會對與其配副的摩擦對偶產生磨損，進而影響摩擦配副的正常使用，加速其失效。可見，借助表面技術改善奧氏體不銹鋼耐磨性，不能簡單地依靠提高表面硬度，而應當根據具體工況制備合適的表面改性層。顯然，獲得強韌兼顧、硬度適中、結合牢固的表面改性層，對于拓展奧氏體不銹鋼作為摩擦材的應用，實現合理的摩擦學設計具有顯著意義。

高壓水射流技術是近年來發展形成的一種奧氏體不銹鋼表面改性方法，磨料水射流利用水為工作介質，通過高壓發生裝置獲得巨大能量，然后通過供料和混合裝置把磨料加入到高壓水射流中，形成液固兩相混合射流，依靠磨料和高壓水射流的高速沖擊和沖刷，實現去除工件表面材料和修飾加工的一種加工方法。

發明內容

本發明所解決的是如何改善奧氏體不銹鋼表面摩擦學性能的技術問題，提供一種采用高壓水射流與離子氮化技術相結合的奧氏體不銹鋼表面改性的制造方法。

本發明是采用以下技術方案實現的：

一種采用磨料水射流-離子氮化復合處理對奧氏體不銹鋼表面摩擦性能的方法，具體步驟：

S100、奧氏體不銹鋼的預處理；對所加工的奧氏體不銹鋼進行預處理，將材料為316不銹鋼棒料，經HA400電火花線切割機加工為Ф35mm×5mm的試樣，經SiC水砂紙打磨到1000號，并去除附著在所加工奧氏體不銹鋼表面的油脂、銹點和雜質。

S200、生成奧氏體不銹鋼表面改性層；采用高壓磨料水射流-離子氮化復合處理方法生成奧氏體不銹鋼表面改性層。

S300、奧氏體不銹鋼的封存；將生成表面改性層的奧氏體不銹鋼放入丙酮溶液中清洗5-10分鐘后烘干，并將烘干后的上述奧氏體不銹鋼進行真空封存。

S400、奧氏體不銹鋼表面的檢測；