马氏体不锈钢高温氮固溶处理对耐蚀性的影响

---

对钢制品表面进行氮化和渗碳处理可以提高钢制品表面的力学性能。含Cr的耐蚀性优良的不锈钢存在着耐磨性不良的问题。但采用上述表面处理方法，有可能对不锈钢原有的耐蚀性产生影响。本研究曾将高温氮固溶处理用于铁素体不锈钢，证明高温氮固溶处理铁素体不锈钢的表面硬度和耐蚀性都得到提高。

与奥氏体不锈钢相比，马氏体不锈钢的强度较高但耐蚀性较差。本研究对马氏体不锈钢进行高温氮固溶处理，试验研究结果如下。

1 试验方法

试验用钢是市售马氏体不锈钢SUS420J2。将试验钢制成φ25 mm×8（mm）的半圆柱形试样。用＃800金刚砂砂纸对试样表面研磨后，用丙酮进行脱脂清洗。使用工业用真空热处理炉进行高温固溶氮处理。处理方法是，将炉内气氛置换为氮气后，将试样加热到1100℃保温，然后进行氮气冷却。之后，对试样进行零下低温处理。接着对试样分别进行160、400、450、500、550℃回火处理和850℃退火处理。对处理后的试样断面进行显微维氏硬度测定，并进行断面微观组织观察、X射线衍射试验、点腐蚀电位测定。此外，为了进行比较，将市售SUS420J2轧制钢材1035℃淬火后，进行160℃回火，制作成调质材。

2 试验结果

高温氮固溶处理后的160℃回火材的断面硬度和微观组织如图1，160℃回火材的断面硬度最高值是720HV，最高硬度保持深度是0.25mm，硬度比基体钢约高出50HV。160℃回火材的表层和基体都是马氏体组织。从微观组织上，不能判明氮硬化层的界限。

各回火温度材的断面硬度显示，160-550℃回火材的断面硬度都是在从表面到距表面约0.8mm的范围内逐渐降低，850℃退火材的断面硬度从表面到基体约为220HV，变化很小。

400℃回火材和850℃退火材的断面微观组织显示，从850℃退火材的表面到距表面0.8mm范围内观察到氮化物析出物。这种氮化物是退火中马氏体转变为铁素体时，N和Cr结合析出的氮化物。

氮固溶处理后不同温度回火材、调质试样和未进行氮固溶处理材的X射线衍射结果显示，调质材和160-500℃回火材中有α（铁素体）、α'（马氏体）、γ（奥氏体）。500℃回火材中有α、α'。未进行氮固溶处理材和850℃退火材中有α、α'、β-Cr2N、Cr23C6。

各回火材的极化曲线显示，160℃回火材和400℃回火材的点腐蚀电位高于未进行氮固溶处理材和调质材的点腐蚀电位。并且回火温度升高，点腐蚀电位降低。

SUS420J2和SUS430点腐蚀电位随回火温度变化的情况显示，SUS420J2的氮固溶处理、160℃回火材和400℃回火材的耐蚀性优于未氮固溶处理材和氮固溶处理调质材。SUS420J2的回火温度与点腐蚀电位关系的变化趋势与SUS430相同，但各个回火温度的SUS420J2点腐蚀电位值都比SUS430约低0.15V。

3 小结

用工业用真空热处理炉对SUS420J2材进行氮固溶处理试验，得出以下结论。

1）SUS420J2氮固溶处理材的最高硬度是720HV。从表面到距表面0.8mm范围内，SUS420J2氮固溶处理材的硬度都高于基体。

2）氮固溶处理并经160℃和400℃回火的SUS420J2的耐点腐蚀性优于SUS420J2调质材。

来源：世界金属导报