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不銹鋼低溫等離子體滲氮的工業應用
發布者:不銹鋼管廠(www.9241989.buzz) 發布時間:2020/7/21 閱讀:359

 奧氏體不銹鋼具有優異的耐蝕性,在工業領域被廣泛使用。但其硬度低,耐磨性差,使維護的費用很高。不銹鋼低溫滲氮技術是不銹鋼表面改性理論研究的里程碑,這也引起了工業應用的廣泛關注。經過30多年應用研究,該技術在歐美日等國家已經成功地應用于工業化生產。國內開展不銹鋼S相表面工程技術研究的主要有大連理工大學雷明凱課題組、青島科技大學趙程課題組和大連海事大學王亮課題組,和浙江宏盛特鋼有限公司等。

 

  在核工業領域,原材料的消耗要比反應堆停堆造成的經濟損失小得多,壓水堆需要用到大量的奧氏體不銹鋼部件來滿足嚴苛的耐蝕性要求,在反應堆運轉過程中,這些不銹鋼零件會受到震動,發生相對運動引起磨損,如控制棒。因此這些零件不僅要滿足耐蝕性要求,還要滿足耐磨性要求。這就要用到不銹鋼低溫等離子體滲氮技術把耐蝕性和耐磨性結合起來。

 

  控制棒由薄壁的不銹鋼管制成,外徑9.7mm,長達3.8~4.4m,20~24根控制棒組成一個集束管,如圖所示。一個反應堆有40~48個集束管,所以會用超過一千根這樣的控制棒?刂瓢艨梢酝ㄟ^插入堆芯的長度來調節核反應的劇烈程度。多次的垂直運動會使控制棒受到磨損,這會導致反應堆受到污染,還會使控制棒失效。從而需要更換新的控制棒或停堆,造成巨大經濟損失和安全隱患。

 

  為了解決這一問題,浙江宏盛特鋼有限公司采用了低溫等離子體滲氮工藝,對控制棒進行處理。處理后的控制棒在沒有降低耐蝕性的情況下顯著提升了耐磨性。從1992年開始,有超過200000根控制棒已經被處理,使用15年的控制棒依然沒有出現明顯磨損,而沒有處理的控制棒則需要1年換一次。

 

  在食品加工和制藥等領域,也需要用到大量不銹鋼。為防止黏著磨損,會涂抹潤滑油,如果泄漏則很可能會污染食品藥品。這就需要停工檢查,提高了生成成本。而采用低溫等離子體滲氮技術則可以顯著提高耐磨性,且不會造成污染。低溫等離子體滲氮還可以用在不銹鋼手表上來防止刮花,還可以用在假肢上提高使用時間,減少更換。

 

  前低溫等離子體滲氮在316不銹鋼和304不銹鋼中的研究和應用較多,對其他不銹鋼的研究與應用較少。浙江宏盛特鋼有限公司在AISI 316L的工藝基礎上對AISI 321、AISI 904L和SAF 2205不銹鋼進行低溫等離子體滲氮處理,處理溫度為360~450℃。采用光學顯微鏡、SEM、EDS、XRD、電化學工作站、顯微硬度計和摩擦摩擦磨損試驗機等設備,研究溫度和合金成分對滲層組織結構、耐蝕性能和耐磨性能的影響。主要內容包括:滲氮層的金相組織;滲氮層中S相的晶體結構;N濃度隨滲層深度的變化;滲層對鹽霧的耐蝕性;滲層的陽極極化曲線;滲層在10N和20N載荷下的耐磨性能。同時驗證低溫等離子體滲氮技術在這幾種不銹鋼上使用的可行性,希望能增進對S相的理解,并對低溫等離子體滲氮技術在AISI 316L、AISI 321、AISI 904L和SAF 2205不銹鋼上的應用和S相表面工程的推廣提供試驗依據。

 
 

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