Дебелостенните тръби от неръждаема стомана имат много предимства, като устойчивост на високотемпературно окисление, силна устойчивост на корозия, добра пластичност, отлична производителност при заваряване и т.н., и се използват широко в различни граждански индустриални области. Въпреки това, поради ниската твърдост и ниската устойчивост на износване на неръждаемата стомана, нейното приложение в много случаи ще бъде ограничено, особено в среда, в която съществуват множество фактори като корозия, износване и голямо натоварване, които се влияят един на друг, експлоатационният живот на материалите от неръждаема стомана ще бъдат значително съкратени. И така, как да увеличите твърдостта на повърхността на дебелостенни тръби от неръждаема стомана?

Сега има метод за увеличаване на твърдостта на повърхността на дебелостенни тръби чрез йонно азотиране, за да се подобри устойчивостта на износване и по този начин да се удължи експлоатационният им живот. Въпреки това, аустенитните тръби от неръждаема стомана не могат да бъдат подсилени чрез фазова промяна, а конвенционалното йонно азотиране има висока температура на азотиране, която е по-висока от 500°C. Хромните нитриди ще се утаят в азотиращия слой, правейки матрицата от неръждаема стомана бедна на хром. Докато твърдостта на повърхността е значително увеличена, повърхностната устойчивост на корозия на тръбата също ще бъде силно отслабена, като по този начин ще се загубят характеристиките на дебелостенните тръби от неръждаема стомана.

Използването на оборудване за импулсно йонно азотиране с постоянен ток за обработка на аустенитни стоманени тръби с нискотемпературно йонно азотиране може да подобри повърхностната твърдост на дебелостенните стоманени тръби, като същевременно запази устойчивостта на корозия непроменена, като по този начин увеличи тяхната устойчивост на износване. В сравнение с пробите, третирани с йонно азотиране при конвенционална температура на азотиране, сравнението на данните също е много очевидно.

Експериментът беше проведен в 30 kW DC импулсна пещ за йонно азотиране. Параметрите на DC импулсното захранване са регулируемо напрежение 0-1000V, регулируем работен цикъл 15%-85% и честота 1kHz. Системата за измерване на температурата се измерва с инфрачервен термометър IT-8. Материалът на пробата е аустенитна 316 дебелостенна тръба от неръждаема стомана, а химичният му състав е 0,06 въглерод, 19,23 хром, 11,26 никел, 2,67 молибден, 1,86 манган, а останалото е желязо. Размерът на пробата е Φ24 mm × 10 mm. Преди експеримента, пробите бяха полирани с водна шкурка на свой ред, за да се отстранят маслените петна, след това почистени и изсушени с алкохол и след това поставени в центъра на катодния диск и вакуумирани до под 50Pa.

Микротвърдостта на азотирания слой може дори да достигне над 1150HV, когато йонно азотиране се извършва върху заварени тръби от аустенитна неръждаема стомана 316 при ниски температури и конвенционални температури на азотиране. Азотираният слой, получен чрез нискотемпературно йонно азотиране, е по-тънък и има висок градиент на твърдост. След нискотемпературно йонно азотиране устойчивостта на износване на аустенитната стомана може да се увеличи 4-5 пъти, а устойчивостта на корозия остава непроменена. Въпреки че устойчивостта на износване може да бъде повишена 4-5 пъти чрез йонно азотиране при конвенционална температура на азотиране, устойчивостта на корозия на дебелостенните тръби от аустенитна неръждаема стомана ще бъде намалена до известна степен, тъй като хромните нитриди ще се утаят на повърхността.