AISI304奥氏体不锈钢(国内牌号0Cr18Ni9)具有优异的抗腐蚀性能而被广泛应用,但由于含碳量极低难以被硬化。Fe3Si金属间化合物具有高的强度和硬度。然而,Fe3Si的脆性问题一直是其广泛应用的严重障碍。利用熔盐渗硅方法在AISI304不锈钢表面生成一层Fe3Si型过渡族金属硅化物渗层可以避开Fe3Si的脆性,提高AISI304不锈钢的名义屈服强度,拓展其应用领域。熔盐法渗硅要求温度在1050℃左右,根据其他学者的研究结果,NaCl∶KCl∶NaF=2∶2∶1的体系具有最低的初晶温度,其平均值为587.6℃。本文通过选择低熔点的熔盐体系在800℃下对AISI304奥氏体不锈钢进行渗硅处理,并对渗硅后试样的轴向拉伸力学性能进行初步分析。
实验材料选用国内某钢铁集团生产的连铸态0Cr18Ni9奥氏体不锈钢。试样采用电火花切割法加工,表面经金相砂纸打磨后用无水乙醇清洗,烘干后备用。中性盐-渗硅剂中各成分按摩尔比为36%NaCl、36%KCl、18%NaF、8%Na2SiF6、2%Si的配比均匀混合,装入氧化铝坩埚加热至800℃熔化,然后将准备好的不锈钢试样放入熔融状态下的盐浴中并将截好的石英管(SiO2)一端伸入坩埚底部,一端暴露在外,保温5h后空冷至室温,用清水洗去表面的残盐。
以AISI304为基体,在800℃的卤化物混合体系融盐中保温5h渗硅,得到富含Cr、Ni元素的以Fe3Si型金属间化合物为主的渗层,渗层组织致密。渗硅后的试样经轴向拉伸断裂后,其表面的硅化物渗层部分为脆性断裂,内部的不锈钢基体为韧性断裂。AISI304不锈钢渗硅后,其名义屈服应力有较明显的提高。
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