對鋼制品表面進(jìn)行氮化和滲碳處理可以提高鋼制品表面的力學(xué)性能。含Cr的耐蝕性優(yōu)良的不銹鋼存在著耐磨性不良的問題。但采用上述表面處理方法，有可能對不銹鋼原有的耐蝕性產(chǎn)生影響。曾經(jīng)的研究證明，將高溫氮固溶處理用于鐵素體不銹鋼，高溫氮固溶處理鐵素體不銹鋼的表面硬度和耐蝕性都得到提高。與奧氏體不銹鋼相比，馬氏體不銹鋼的強(qiáng)度較高但耐蝕性較差。本研究對馬氏體不銹鋼進(jìn)行高溫氮固溶處理，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果如下。

1實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)用鋼是市售馬氏體不銹鋼SUS420J2。將實(shí)驗(yàn)鋼制成φ25×8（mm）的半圓柱形試樣。用＃800金剛砂砂紙對試樣表面研磨后，用丙酮進(jìn)行脫脂清洗。使用工業(yè)用真空熱處理爐進(jìn)行高溫固溶氮處理。處理方法是，將爐內(nèi)氣氛置換為氮?dú)夂螅瑢⒃嚇蛹訜岬?100℃保溫，然后進(jìn)行氮?dú)饫鋮s。之后對試樣進(jìn)行零下低溫處理。接著對試樣分別進(jìn)行160℃、400℃、450℃、500℃、550℃回火處理和850℃退火處理。對處理后的試樣斷面進(jìn)行顯微維氏硬度測定，并進(jìn)行斷面微觀組織觀察、X射線衍射試驗(yàn)、點(diǎn)腐蝕電位測定。此外，為了進(jìn)行比較，將市售SUS420J2軋制鋼材1035℃淬火后，進(jìn)行160℃回火，制作成調(diào)質(zhì)材。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

觀察高溫氮固溶處理后的160℃回火材的斷面硬度和微觀組織可知，160℃回火材的斷面硬度最高值是720HV，最高硬度保持深度是0.25mm，硬度比基體鋼約高出50HV。160℃回火材的表層和基體都是馬氏體組織。從微觀組織上，不能判明氮硬化層的界限。

觀察各回火溫度材的斷面硬度可知，160-550℃回火材的斷面硬度都是在從表面到距表面約0.8mm的范圍內(nèi)逐漸降低，850℃退火材的斷面硬度從表面到基體約為220HV，變化很小。

觀察400℃回火材和850℃退火材的斷面微觀組織可知，在850℃退火材的從表面到距表面0.8mm范圍內(nèi)觀察到氮化物析出物。這種氮化物是退火中馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體時(shí)N和Cr結(jié)合析出的氮化物。

觀察氮固溶處理后不同溫度回火材、調(diào)質(zhì)試樣和未進(jìn)行氮固溶處理材的X射線衍射結(jié)果可知，調(diào)質(zhì)材和160-500℃回火材中有α（鐵素體）、α‘（馬氏體）、γ（奧氏體）。500℃回火材中有α、α’。未進(jìn)行氮固溶處理材和850℃退火材中有α、α‘、β-Cr2N、Cr23C6。

由各回火材的極化曲線可知，160℃回火材和400℃回火材的點(diǎn)腐蝕電位高于未進(jìn)行氮固溶處理材和調(diào)質(zhì)材的點(diǎn)腐蝕電位。并且回火溫度升高，點(diǎn)腐蝕電位降低。

研究SUS420J2和SUS430點(diǎn)腐蝕電位隨回火溫度變化的情況發(fā)現(xiàn)，SUS420J2的氮固溶處理、160℃回火材和400℃回火材的耐蝕性優(yōu)于未氮固溶處理材和氮固溶處理調(diào)質(zhì)材。SUS420J2的回火溫度與點(diǎn)腐蝕電位關(guān)系的變化趨勢與SUS430相同，但各個(gè)回火溫度的SUS420J2點(diǎn)腐蝕電位值都比SUS430約低0.15V。

3小結(jié)

用工業(yè)用真空熱處理爐對SUS420J2材進(jìn)行氮固溶處理實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論。

（1）SUS420J2氮固溶處理材的最高硬度是720HV。從表面到距表面0.8mm范圍內(nèi)，SUS420J2氮固溶處理材的硬度都高于基體。

（2）氮固溶處理并經(jīng)160℃和400℃回火的SUS420J2的耐點(diǎn)腐蝕性優(yōu)于SUS420J2調(diào)質(zhì)材。