離子滲氮對304L不銹鋼組織及高溫耐磨性能的影響

曹 振， 李 季， 羅 平， 李佳惠， 李炯利， 王旭東

(1. 北京石墨烯技術(shù)研究院有限公司， 北京 100094；2. 中國航發(fā)北京航空材料研究院， 北京 100095;3. 北京市石墨烯及應(yīng)用工程技術(shù)研究中心， 北京 100095； 4. 北京機(jī)電研究所有限公司， 北京 100083)

垃圾焚燒爐作為垃圾無害化處理設(shè)備，用于垃圾的高溫焚毀碳化，同時達(dá)到消毒殺菌目的[1-2]。垃圾焚燒爐工作溫度超過400 ℃，為保證焚燒爐穩(wěn)定運行，需要對爐內(nèi)溫度狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，采用熱電偶對爐膛內(nèi)部溫度進(jìn)行測量是最簡單有效的方法[3]。垃圾焚燒過程中爐內(nèi)溫度高，存在粉塵煙氣容易結(jié)焦，所以熱電偶需要使用保護(hù)套管，目前應(yīng)用最為廣泛的套管材料是304L不銹鋼[4-5]。但不銹鋼在高溫條件下強(qiáng)度降低，導(dǎo)致熱電偶套管使用壽命較低[6]，套管與大量粉塵顆粒接觸導(dǎo)致磨粒磨損，加快了套管的開裂、斷裂失效[7-8]。因此如何提高304L不銹鋼熱電偶套管的表面耐高溫磨損性能是延長垃圾焚燒爐用熱電偶套管使用壽命的關(guān)鍵。

輝光離子滲氮技術(shù)是利用高壓電場在稀薄的含氮氣體引起輝光放電對金屬表面進(jìn)行滲氮的一種化學(xué)熱處理[9]。在專用的離子滲氮爐內(nèi)，工件(陰極)和爐體(陽極)之間接通高壓直流電，使連續(xù)通入爐內(nèi)的稀薄含氮氣體發(fā)生電離，進(jìn)而產(chǎn)生氮等離子體不斷轟擊工件表面，動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏訜崃慵瑫r產(chǎn)生的活性氮原子滲入工件表面，形成表面滲氮層，從而有效提高工件表面的硬度、高溫氧化與磨損性能[10-11]。

本文采用輝……