[发明专利]一种提高铁素体不锈钢表面耐磨和耐蚀性的方法

说明书

一种提高铁素体不锈钢表面耐磨和耐蚀性的方法，涉及一种提高铁素体不锈钢表面耐磨和耐蚀性的方法。目的是解决采用常规的表面强化工艺处理得到的铁素体不锈钢的耐磨性差、或者耐磨性提高后耐腐蚀性降低等问题。方法：固溶处理，退火处理，低温热扩渗处理，所述低温热扩渗处理工艺为低温渗氮、低温氮碳共渗、低温碳氮共渗、低温渗碳。本发明首先采用优化的固溶+退火热处理工艺，获得无σ析出相、组织均匀化的退火态组织，此后采用低温热扩渗处理制备低温热扩渗改性层，在提高铁素体不锈钢硬度和耐磨性的同时，提升铁素体不锈钢的耐蚀性，本发明工艺简单、处理温度低、能耗低。本发明适用于提高铁素体不锈钢表面耐磨和耐蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种提高铁素体不锈钢表面耐磨和耐蚀性的方法。

背景技术

铁素体不锈钢含铬量在12～30wt.％之间，具有体心立方晶体结构，这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Al、Mo、Ti、Nb等元素，其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，属于这一类的有1Cr17、1Cr17Mo2Ti、0Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。由于我国镍资源比较匮乏，并且，国际上镍资源价格波动幅度大，这极大地加速了不含镍的铁素体不锈钢地发展。根据不锈钢的纯净度，特别是碳、氮杂质含量可分为普通铁素体不锈钢和超纯铁素体不锈钢。铁素体不锈钢因其含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，主要应用于化工、造纸、电力等行业。一般作为受力不大的耐酸结构钢或抗氧化钢，如汽车排气系统，洗衣机滚筒，化工设备的容器、管道和卡套等。另外，铁素体不锈钢热处理后容易出现σ析出相(σ析出相为含45wt.％Cr的Fe-Cr金属间化合物，无磁性，硬而脆)，存在475℃脆性和925℃以上高温脆性，缺口敏感性及较高的晶间腐蚀倾向，焊接性较差等缺点，在工业应用上受到一定限制。另外，铁素体不锈钢卡套等存在摩擦磨损的零部件存在耐磨性差的问题，影响管道系统的使用寿命。目前对铁素体不锈钢的研究主要集中在新型铁素体不锈钢材料的开发，研究元素种类和含量对铁素体不锈钢强度和耐磨性能的影响。

表面改性处理可有效地改善不锈钢材料表面性能，是提高不锈钢的强度、耐磨性能以及提高耐腐蚀性能的有效手段。对铁素体不锈钢，主要采用的表面强化处理方法有表面激光熔覆、常规热扩渗(渗氮、渗碳、氮碳共渗、碳氮共渗等)、等离子体浸没注入等方法，其中激光熔覆处理设备要求高、加工难度大、成本高；常规渗氮、渗碳、氮碳共渗以及碳氮共渗处理温度大于500℃，温度高，能耗大，处理后的铁素体不锈钢耐磨性提高但耐腐蚀性下降。等离子体浸没注入的设备要求高、改性层浅，耐磨性不足。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种提高铁素体不锈钢表面耐磨和耐蚀性的方法，以解决采用常规的表面强化工艺对铁素体不锈钢进行处理时，加工难度大、工艺温度高、能耗大，处理得到的铁素体不锈钢的耐磨性差、或者耐磨性提高后耐腐蚀性降低等问题。

本发明提高铁素体不锈钢表面耐磨和耐蚀性的方法按以下步骤进行：

步骤一、固溶处理

将铁素体不锈钢零件置于热处理炉内进行固溶处理，固溶处理温度为1020～1200℃，保温时间为0.5～2h；固溶处理后的冷却方式为水冷或油冷；冷却以后得到组织内部无σ析出相、晶粒大小均匀的固溶态组织；固溶处理在升温至1020～1200℃过程中升温速率均匀，所述升温速率不宜过快，固溶处理的升温速率为0.5-1℃/min，保温阶段温度应该保持上下波动小或无波动。

所述不锈钢零件为铁素体不锈钢；所述铁素体不锈钢包括低铬铁素体不锈钢、中铬铁素体不锈钢、含Mo铁素体不锈钢、超纯铁素体不锈钢；

步骤二、退火处理

将步骤一得到的固溶态铁素体不锈钢零件置于热处理炉内进行退火处理；

固溶态铁素体不锈钢零件为低铬铁素体不锈钢、中铬铁素体不锈钢或含Mo铁素体不锈钢时，退火温度为750～850℃，保温时间0.5～2h；退火处理后的冷却方式为空冷或炉冷；