王 鳳

（中國(guó)航發(fā)長(zhǎng)春控制科技有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130102）

0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼材料中含有大量的合金元素（如Cr、Ni），在空氣中易形成致密的鈍化膜，滲氮時(shí)它們會(huì)阻礙氮原子的進(jìn)入，若表面鈍化膜去除不完全或未去掉，則會(huì)導(dǎo)致滲氮時(shí)滲層深度不均勻或無(wú)滲氮層。本文研究幾種不同表面鈍化膜去除方法對(duì)0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼滲氮的影響，為實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

本次試驗(yàn)材料為0Cr17Ni4Cu4Nb，試樣尺寸φ10×20mm，表面粗糙度Ra 0.8цm，刻號(hào)進(jìn)行區(qū)分。

（1）將所有試樣進(jìn)行固溶時(shí)效處理。工藝參數(shù)為：固溶：1040℃，保溫40min，氬氣冷卻；時(shí)效：600℃，保溫90min，氬氣冷卻。

（2）1號(hào)、2號(hào)試樣采用噴砂方法去鈍化膜，工藝參數(shù)為：白剛玉60目，風(fēng)壓0.8MPa，時(shí)間2min，噴砂后試樣表面為均勻的灰色。

（3）3號(hào)、4號(hào)試樣采用液體噴砂方法去鈍化膜，工藝參數(shù)為：白剛玉150目，風(fēng)壓0.3MPa，時(shí)間2min，液體噴砂后試樣表面為均勻的灰色。

（4）5號(hào)、6號(hào)試樣采用酸洗方法去鈍化膜，工藝參數(shù)為：將試樣用銅絲綁扎裝掛，放入酸洗槽內(nèi)，浸泡3min，每30s晃動(dòng)一次試樣。

（5）7號(hào)、8號(hào)試樣采用浸泡三氯化鈦溶液方法去鈍化膜，工藝參數(shù)為：將試樣用不銹鋼鐵絲綁扎牢固，浸沒(méi)在三氯化鈦溶液內(nèi)，時(shí)間2h。

（6）將9號(hào)～14號(hào)試樣表面進(jìn)行鍍銅，銅層厚度約為0.012mm。其中，9號(hào)、10號(hào)試樣浸泡三氯化鈦純?nèi)芤海?1號(hào)、12號(hào)試樣浸泡三氯化鈦與水比例為2:1的溶液；13號(hào)、14號(hào)試樣浸泡三氯化鈦與水比例為1:1的溶液，時(shí)間均為2h。

（7）15號(hào)、16號(hào)試樣浸泡三氯化鈦與水比例為2:1的溶液；17號(hào)、18號(hào)試樣浸泡三氯化鈦與水比例為1:1的溶液，時(shí)間均為2h。

（8）將以上處理過(guò)的1號(hào)～18號(hào)試樣同爐滲氮處理，工藝參數(shù)為：560℃，保溫30h，KN值2.18。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 表面鈍化膜去除方法對(duì)滲氮層的影響

如圖1所示，采用噴砂、液體噴砂和酸洗的方法去除試樣表面鈍化膜，滲氮后試樣表面均無(wú)滲氮層，說(shuō)明0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼材料的表面鈍化膜比較致密，這三種處理方法均不能破壞材料表面的鈍化膜，故滲氮時(shí)氮原子不能進(jìn)入材料表面形成滲氮層；采用浸泡三氯化鈦溶液的方法去除試樣表面鈍化膜，滲氮后試樣表面有滲氮層，且滲層氮化物的形態(tài)致密、深度均勻、邊緣完整，深度約為0.22mm，滲層硬度約為860HV。

2.2 三氯化鈦溶液濃度對(duì)鍍銅層及滲氮層的影響

因三氯化鈦溶液具有一定的腐蝕性，對(duì)于部分表面滲氮、采用表面處理鍍銅方法保護(hù)非滲氮面的零件，浸泡三氯化鈦溶液去除材料表面鈍化膜時(shí)需一并考慮其對(duì)非滲氮面鍍層的影響性。

如圖2所示。浸泡三氯化鈦純?nèi)芤旱脑嚇樱?號(hào)、10號(hào)），滲氮后試樣表面有凹凸不平、深淺不一的滲氮層，說(shuō)明三氯化鈦純?nèi)芤旱臐舛饶軐⒃嚇颖砻娴你~層全部腐蝕破壞掉，滲氮時(shí)不能起到防護(hù)的作用；浸泡三氯化鈦與水比例為2:1濃度溶液的試樣（11號(hào)、12號(hào)），滲氮后試樣表面只有個(gè)別部位有一點(diǎn)滲氮層，說(shuō)明稀釋后的溶液對(duì)銅層破壞能力減弱，但仍不能起到完全防護(hù)的作用；浸泡三氯化鈦與水比例為1:1濃度溶液的試樣（13號(hào)、14號(hào)），滲氮后試件表面銅層基本完整，無(wú)滲氮層，說(shuō)明三氯化鈦與水比例為1:1的的溶液不會(huì)將試樣表面銅層破壞，滲氮時(shí)能保證非滲氮面無(wú)滲氮層。另一方面，未鍍銅試樣（17號(hào)、18號(hào)）浸泡三氯化鈦與水比例為1:1濃度的溶液，滲氮后滲層深度均勻、邊緣完整，深度約為0.21mm，硬度約為840HV，說(shuō)明三氯化鈦與水比例為1:1的溶液能將試樣表面鈍化膜完全去除。

綜上所述，浸泡三氯化鈦與水比例為1:1的溶液既能完全去除試樣表面的鈍化膜，又能保證鍍銅表面銅層的完整性，使試樣滲氮時(shí)既能保證滲氮面滲層的深度、硬度等性能，又能保證非滲氮面無(wú)滲氮層。

圖1 不同表面鈍化膜去除方法滲氮后的金相組織圖片

圖2 浸泡不同三氯化鈦溶液濃度滲氮后的金相組織圖片

3 結(jié)語(yǔ)

（1）采用噴砂、液體噴砂和酸洗的方法均不能去除材料表面的鈍化膜，滲氮后表面無(wú)滲氮層；采用浸泡三氯化鈦溶液的方法能完全去除材料表面的鈍化膜，滲氮后滲層深度均勻、邊緣完整。

（2）對(duì)局部滲氮采用表面處理方法防護(hù)的零件，浸泡三氯化鈦與水比例為1:1的溶液既能完全去除試樣表面鈍化膜，又能保證鍍銅表面銅層的完整性，使試樣滲氮時(shí)既能保證滲氮面滲層的深度、硬度等性能，又能保證非滲氮面無(wú)滲氮層。