鋼材的滲氮工藝主要有氣體、離子滲氮兩類。對于不銹鋼,由于表面氧化膜存在,一般的氣體滲氮很難進行,因而離子滲氮成為一種有效工藝。常規(guī)離子滲氮是在500-560℃溫度下的N2和H2或NH3混合氣氛中進行,滲氮后不銹鋼硬度和耐磨性都得到提高,但處理不當,容易發(fā)生表層剝落、硬化層厚度不均勻以及耐腐蝕性大幅下降等問題,這就提出了低溫滲氮問題。主要有以下幾類:
1、低溫離子(等離子)滲氮
20世紀80年代,為了解決不銹鋼表面改性處理存在的問題,出現(xiàn)了等離子體低溫滲氮研究,解決了耐蝕性降低的難題。該技術的關鍵是在低溫下(350-450℃)進行,以避免形成CrN而使基體疲鉻后耐蝕性下降,隨后人們對不銹鋼低溫離子滲氮技術進行大量研究,這一度成為不銹鋼表面處理的研究熱點。
2、低溫氣體滲氮
在不銹鋼的低溫離子滲氮研究如火如荼地開展的同時,另一些研究者對氣體滲氮進行了改進,開發(fā)了低溫氣體滲氮技術(<500℃)??蒲腥藛T利用離子濺射+低溫氣體滲氮的方法對不銹鋼成功進行了改性處理,獲得的改性層不僅具有很高的硬度,還有很高的耐磨性。
3、其它低溫滲氮
低溫等離子體滲氮技術已用于工業(yè)生產(chǎn),但在實際中發(fā)現(xiàn),等離子體低溫滲氮也有本身的缺點,如邊界效應、空心陰極效應,以及工件溫度不均等。為了克服離子滲氮的缺點,人們開發(fā)了陰極籠或活化屏離子滲氮技術,在活化屏滲氮技術中,工件處于懸浮狀態(tài),離子轟擊金屬屏而不是工件本身。與常規(guī)離子滲氮相比,該技術可以處理不同形狀的工件,并能消除邊緣效應以及空心陰極效應,還能方便地測量工件的溫度等。
這些滲氮工藝在不銹鋼表面改性方面,處理效果十分誘人,但目前這些主要集中在奧氏體不銹鋼方面,對于馬氏體不銹鋼方面國內(nèi)研究很少,借助現(xiàn)用研究結(jié)果,馬氏體不銹鋼采用低溫滲氮后,性能也得到大幅改善,這是一個新的領域。歸納之,低溫處理工藝對不銹鋼滲氮改性效果十分適合。(紫焰)