【摘 要】
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采用空心阴极等离子体源渗碳技术对AISI304奥氏体不锈钢在渗碳温度450 ℃、气压500 Pa下进行表面改性处理。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针显微分析仪、X射线衍射
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采用空心阴极等离子体源渗碳技术对AISI304奥氏体不锈钢在渗碳温度450 ℃、气压500 Pa下进行表面改性处理。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针显微分析仪、X射线衍射仪,以及显微硬度计、电化学工作站和接触电阻测量系统,研究了空心阴极等离子源渗碳AISI304奥氏体不锈钢的金相组织、碳浓度-深度分布、渗碳层相结构、显微硬度-深度分布、耐孔蚀性能和表面接触导电特性,为发展新的等离子体低温渗碳技术奠定实验基础。AISI304奥氏体不锈钢渗碳表面,可以获得C过饱和的高碳面心亚稳相(γc)改性层,连续均一的渗碳改性层厚达到20 μm,表面峰值碳浓度为6.5 at.%,表面显微硬度值为HV0.25N 7.5 GPa。X射线衍射分析表明,渗碳改性层表面形成了γ 相和少量的Cr7C3相,距离试样表面深度的增加,γc相衍射峰逐渐向原始奥氏体不锈钢的Y相偏移,距离表面4 μm以下渗碳层的碳化物Cr7C3衍射峰消逝,碳化物仅形成于渗碳层表面。在3.5%NaCl溶液中的阳极极化曲线表明,距离表面8 μm以下的γc相改性层表现为活化溶解、自钝化、过钝化溶解三个阶段,完全不发生孔蚀,抗蚀性能显著改善。外表面由于碳化物的存在耐蚀性恶化,但是,距离表面4 μm以下渗碳层的抗蚀性已经与原始不锈钢相当。γc相改性层在3.5%NaCl溶液中的电化学阻抗谱(EIS)呈现近电容特性,钝化膜电阻由原始奥氏体不锈钢的3.05×104Ωcm2,增加为1.688×105Ωcm2,活性碳原子改变双电层结构,导致金属阳极反应的激活能提高,减少了金属表面孔蚀活性点。在3.5%NaCl溶液中钝化膜的Mott-Schottky曲线,施主浓度、受主浓度及平带电位分别为1.24×1021cm-3、1.622×1021cm-3和-237mV(SCE),均低于原始奥氏体不锈钢,活性碳原子占据钝化膜的缺陷位置,增加了钝化膜的致密性,阻止了 C1-向钝化膜内迁移。渗碳改性层在160 N/cm2压紧力下的表面接触电阻由原始奥氏体不锈钢的12 mΩ cm2降至6 mΩ cm2,表面微量碳化物的存在增加了导电性,有利于改善电接触性能。
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