一种表面铁素体不锈钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种表面铁素体不锈钢及其制备方法，其特征是：在中、低碳钢的表面采用等离子渗金属工艺，渗入铬元素，表面含铬合金层≥２０μｍ，距表面５～１０μｍ内，平均铬含量为１２～２０％的表面铁素体不锈钢。本发明专利技术的优点是：制造工艺先进，成本低廉，能大量节约合金元素；渗层与基体结合强度高，不易脱落；以碳钢为基体，塑性、韧性好；渗层厚度可控，渗层成分可进行工艺参数的调节实现表面成分可控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料表面冶金，具体是。
技术介绍
传统的铁素体不锈钢是用整体冶炼的方法制得的，虽然可以获得具有较好的耐磨 蚀性，特别在耐氯化物应力腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀等方面性能尤为突出，但是，整体冶炼 铁素体不锈钢还存在以下突出问题(1)室温、低温整体韧性差； (2)合金元素铬浪费大；中国铬矿资源比较贫乏，按可满足需求的程度看，属短缺 资源。我国生产不锈钢的铬资源有限，主要依靠进口，不锈钢成本中原材料成本占到70 80%，因此，材料的价格直接影响着生产成本，直接影响着不锈钢的价格和销售。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种工艺先进、成本低廉，可大量 节约合金元素，并具有耐腐蚀性好、使用寿命长的表面铁素体不锈钢及其制备方法。本专利技术表面铁素体不锈钢是在中、低碳钢的表面采用等离子表面冶金工艺技术， 渗入铬元素，获得表面5 10 μ m内平均铬含量为12 20%的表面铁素体不锈钢。其制备 方法包括如下步骤1、在真空容器中设置阴极和阳极，将金属含有99. 9%的铬板和中、低碳钢试样置 于阴极上；2、抽真空至真空度小于5Pa ；3、充入氩气；4、在阴极和阳极之间加入-1000V的电压；5、将铬板和钢试样加温至800 1200°C，保温4 10小时；6、随炉缓冷至室温，即得到中、低碳钢表面含铬合金层彡20 μ m，距表面5 10 μ m 内，平均铬含量为12 20%的表面铁素体不锈钢。所述合金层厚度的主要控制方法是控制保温时间和溅射电压。随着保温时间的 延长，合金层厚度增加。溅射电压在一定范围内升高，合金层厚度增加。所述合金层铬金属含量的主要控制方法是溅射电压和保温温度。随着溅射电压 在一定范围内升高，合金层的铬金属含量升高。随着保温温度的提高，合金层的铬金属含量 升高。所述容器中阴极和阳极的距离为15 500mm之间。所述铬板和中、低碳钢试样的距离为15 50mm之间。经测试，用上述方法获得的表面铁素体不锈体能达到传统整体冶炼铁素体不锈钢 3Crl3的使用性能要求。本专利技术的优点是制造工艺先进，成本低廉，能大量节约合金元素；渗层与基体结合强度高，不易脱落；以碳钢为基体，塑性、韧性好；渗层厚度可控，渗层成分可进行工艺参数的调节实现表面成分可控。具体实施例方式实施例1将尺寸为50mmX IOOmmX 5mm含铬99. 9 %的铬板作为渗铬的供给源，将铬板和 25mmX80mmX3mm的30钢试样置于真空容器内设置有阴极和阳极的阴极上，抽真空到容 器真空度小于5Pa时，充入氩气，并在阴极和阳极之间加入-1000V电压，在电场的作用下， 通入的氩气被电离形成等离子体的正离子高速奔向铬板和碳钢试样，将铬板和试样升到 1000°C，并保温5小时，此过程中源源不断的被溅射出的铬离子、原子及的粒子团，迁移并 吸附在相对而置的30钢试样表面，在高温下扩散进入试样内部，形成一定厚度的铬合金 层，保温结束后，随炉缓冷到室温，通过上述工艺过程，可以得到表面含铬合金层> 30 μ m， 距表面7μπι以内平均铬含量12% 15%的不锈钢层。实施例2将铬板和试样升温到800°C，并保温4小时，可以得到表面含铬合金层彡20 μ m，距 表面5μπι以内平均铬含量12% 15%的不锈钢层，其他同实施例1。实施例3将铬板和试样升温到1200°C，并保温10小时，可以得到表面含铬合金层彡50 μ m， 距表面IOym以内平均铬含量15% 20%的不锈钢层。其他同实施例1。权利要求一种表面铁素体不锈钢，其特征是在中、低碳钢的表面采用等离子表面冶金工艺技术，渗入铬元素，获得表面含铬合金层≥20μm，距表面5～10μm内，平均铬含量为12～20％的表面铁素体不锈钢。2.权利要求1所述的一种表面铁素体不锈钢的制备方法，包括如下步骤(1)在真空容器中设置阴极和阳极，将金属含有99.9%的铬板和中、低碳钢试样置于 阴极上；(2)抽真空至真空度小于5Pa；(3)充入氩气； (4)在阴极和阳极之间加入-1000V的电压；(5)将铬板和钢试样加温至800 1200°C，保温4 10小时；(6)随炉缓冷至室温，即得到中、低碳钢表面含铬合金层彡20μ m，距表面5 10 μ m 内，平均铬含量为12 20%的表面铁素体不锈钢。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所述合金层厚度的主要控制方法是控 制保温时间和溅射电压，随着保温时间的延长，合金层厚度增加，溅射电压在一定范围内升 高，合金层厚度增加。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所述合金层铬金属含量的主要控制方 法是溅射电压和保温温度，随着溅射电压在一定范围内升高，合金层的铬金属含量升高， 随着保温温度的提高，合金层的铬金属含量升高。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所述容器中阴极和阳极的距离为 15 500mm之间。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所述铬板和中、低碳钢试样的距离为 15 50mm之间。全文摘要本专利技术公开了，其特征是在中、低碳钢的表面采用等离子渗金属工艺，渗入铬元素，表面含铬合金层≥20μm，距表面5～10μm内，平均铬含量为12～20％的表面铁素体不锈钢。本专利技术的优点是制造工艺先进，成本低廉，能大量节约合金元素；渗层与基体结合强度高，不易脱落；以碳钢为基体，塑性、韧性好；渗层厚度可控，渗层成分可进行工艺参数的调节实现表面成分可控。文档编号C23C14/34GK101838793SQ20101013884公开日2010年9月22日 申请日期2010年4月3日 优先权日2010年4月3日专利技术者卜根涛, 徐晋勇, 李冰, 王成磊, 申罡, 陈选楠, 高原, 黄学锋 申请人:桂林电子科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面铁素体不锈钢，其特征是：在中、低碳钢的表面采用等离子表面冶金工艺技术，渗入铬元素，获得表面含铬合金层≥２０μｍ，距表面５～１０μｍ内，平均铬含量为１２～２０％的表面铁素体不锈钢。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高原，陈选楠，徐晋勇，李冰，黄学锋，王成磊，卜根涛，申罡，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]