9Cr18不銹鋼表面低溫滲碳強化技術研究

9Cr18馬氏體不銹鋼是軸承領域應用最廣泛的不銹鋼，具有良好的耐蝕性，其淬火硬度（58～60HRC）低于常規(guī)軸承鋼（60～64HRC）。軸承時效主要發(fā)生在工作表面和次表面層，采用合適的工藝對9Cr18不銹鋼進行表面強化是提高軸承使用壽命的有效途徑。

近年來的研究發(fā)現，將不銹鋼在低于500℃下進行滲氮或滲碳處理時，可得到含氮或含碳的固溶體和擴散層，氮或碳原子起到了固溶強化的作用，不僅提高了不銹鋼的表面硬度，而且增強了耐蝕性。為此，本研究對9Cr18馬氏體不銹鋼進行低溫滲碳處理，并對處理后試樣的組織與性能進行試驗研究，為低溫滲碳技術在不銹鋼軸承領域的應用提供借鑒。

試驗材料為9Cr18不銹鋼，其化學成分（質量分數，%）為：0.95C，0.38Si，0.47Mn，0.015S，0.01P，17.9Cr，Fe余量。試樣尺寸10×10×5mm，對試樣表面進行粗磨、精磨、研磨加工保證表面粗糙度Ra＜0.2μm，直線度＜0.002mm，試驗前用丙酮溶液對試驗進行清洗，在乙醇溶液中超聲清洗15min。

低溫滲碳工藝參數見表1。其中活化工藝是為了增加材料表面活性，消除氧化膜，低溫滲碳選擇含氯混合氣體為預處理氣氛，預處理參數設計為在含氯混合氣體下，溫度達到440℃，保溫2h，次數為2次，這樣在預處理過程中，多次消除氧化膜，可以防止在低溫滲碳初期氧化膜的再生，效果好于1次處理。

表1 低溫氣體滲碳工藝參數

試驗后，用金相顯微鏡觀察基體組織；采用掃描電鏡進行表面微觀組織觀察及截面元素分布測試；用維氏硬度計進行顯微硬度測試；采用直線度儀對試驗前后試樣直線度進行測量；采用洛氏硬度計對處理前后基體組織硬度進行測試。結果表明：

（1）9Cr18馬氏體不銹鋼在常規(guī)淬回火條件下，經低溫滲碳處理后表面硬度得到顯著提高，由630HV提高到1700HV。

（2）低溫滲碳強化處理對基體組織的影響較小，處理后組織形態(tài)與硬度未發(fā)生明顯變化。

（3）滲層與基體的結合力好，未發(fā)生明顯剝落，綜合性能良好。