化学工程与装备2023年第2期8ChemicalEngineering&Equipment2023年2月304奥氏体不锈钢表面渗Cr的组织与性能张经庭（重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆400054）摘要：采用粉末包埋法渗铬技术，通过感应加热的方式在304奥氏体不锈钢表面制备了渗铬（Cr）层。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等方法，表征了感应加热渗铬层的厚度、物相组成和微观结构。并对渗铬后试样表面的硬度、耐磨性能进行了试验。结果表明：渗铬层厚度约为80μm，渗层主要由渗层主要由（Cr，Fe)23C6、（Cr，Fe)7C3和Fe-Cr固溶体组成；渗铬后304奥氏体不锈钢的表面硬度明显提高，耐摩擦性能显著增强。关键词：304奥氏体不锈钢；粉末渗铬；硬度；耐摩擦性引言304不锈钢是目前应用较为广泛的高铬镍奥氏体不锈钢，由于其具有较好的耐蚀性、耐热性以及良好的机械性能，在核电厂机械设备的设计中也常常被选作为结构材料[1，2]。其中304不锈钢主要用于制造堆内构件如围板螺栓、稳压器容器等，是应用最为广泛的核电结构材料之一[3]。但304不锈钢硬度低和耐磨性差的缺陷，限制了其更为广泛的应用范围，特别是在核反应堆中高温复杂的工作环境下，304不锈钢器件容易表面磨损导致失效影响其使用寿命。表面工程技术在不改变材料基体的情况下，强化或获得某些特殊性能从而适应特殊的环境，从而扩大了材料的使用范围，受到了广泛的应用[4]。通过表面技术对304奥氏体不锈钢进行表面改性，可以解决其硬度低，耐磨性差的问题。研究者们发现，渗碳、渗氮工艺得到的扩渗层比较薄，难以在核反应堆高温复杂情况下长期工作。由于反应堆运行的苛刻环境，获得高质量涂层是涂层工艺选择的重要前提[5]。通过固体渗Cr工艺可得到较厚的渗铬改性层，能够显著提升304不朽钢表面硬度和耐磨性。因此，本文采用粉末包埋法渗铬技术，通过感应加热的方式在304奥氏体不锈钢制备渗铬层，并研究其渗层的组织及显微硬度和耐磨性能。1实验方法本次实验采用商业奥氏体不锈钢板，试样尺寸为25mm×20mm×6mm，其化学成分如表1所示。将试样用砂纸打磨至800目，用酒精溶液超声波清洗后备用。所采用的渗剂配方（质量分数）为：45%Cr粉，45%氧化铝粉（Al2O3），5%氯化铵（NH4Cl），5%稀土氧化镧（La2O3）。把试样包埋进渗铬粉剂中，然后通过感应加热的方式进行渗Cr处理。加热到1000℃，保温时间为1h。（样品记为304-Cr）表1304奥氏体不锈钢化学成分（wt%）元素CSiMnCrNiSPFe含量（wt%）≤0.08≤1.0≤2.0...
