I tubi in acciaio inossidabile a pareti spesse presentano molti vantaggi, come resistenza all'ossidazione ad alta temperatura, forte resistenza alla corrosione, buona plasticità, eccellenti prestazioni di saldatura, ecc. E sono ampiamente utilizzati in vari campi industriali civili. Tuttavia, a causa della bassa durezza e resistenza all'usura dell'acciaio inossidabile, la sua applicazione in molte occasioni sarà limitata, soprattutto in un ambiente in cui esistono molteplici fattori come corrosione, usura e carichi pesanti che si influenzano a vicenda, la durata di servizio dell'acciaio inossidabile i materiali in acciaio inossidabile saranno notevolmente ridotti. Quindi, come aumentare la durezza della superficie dei tubi in acciaio inossidabile a pareti spesse?

Ora esiste un metodo per aumentare la durezza superficiale dei tubi a pareti spesse mediante nitrurazione ionica per migliorare la resistenza all'usura e quindi prolungarne la durata. Tuttavia, i tubi in acciaio inossidabile austenitico non possono essere rinforzati mediante cambiamento di fase e la nitrurazione ionica convenzionale ha una temperatura di nitrurazione elevata, superiore a 500°C. I nitruri di cromo precipiteranno nello strato di nitrurazione, rendendo la matrice di acciaio inossidabile povera di cromo. Mentre la durezza superficiale aumenta in modo significativo, anche la resistenza alla corrosione superficiale del tubo verrà gravemente indebolita, perdendo così le caratteristiche dei tubi in acciaio inossidabile a pareti spesse.

L'uso di apparecchiature di nitrurazione ionica a impulsi CC per trattare tubi di acciaio austenitico con nitrurazione ionica a bassa temperatura può migliorare la durezza superficiale dei tubi di acciaio a pareti spesse mantenendo invariata la resistenza alla corrosione, aumentando così la loro resistenza all'usura. Rispetto ai campioni trattati con nitrurazione ionica alla temperatura di nitrurazione convenzionale, anche il confronto dei dati è molto ovvio.

L'esperimento è stato condotto in un forno di nitrurazione ionica a impulsi da 30 kW CC. I parametri dell'alimentatore a impulsi CC sono tensione regolabile 0-1000 V, ciclo di lavoro regolabile 15%-85% e frequenza 1kHz. Il sistema di misurazione della temperatura viene misurato tramite un termometro a infrarossi IT-8. Il materiale del campione è un tubo di acciaio inossidabile austenitico 316 a pareti spesse e la sua composizione chimica è 0,06 carbonio, 19,23 cromo, 11,26 nichel, 2,67 molibdeno, 1,86 manganese e il resto è ferro. La dimensione del campione è Φ24 mm×10 mm. Prima dell'esperimento, i campioni sono stati lucidati a turno con carta vetrata ad acqua per rimuovere le macchie di olio, quindi puliti e asciugati con alcool, quindi posizionati al centro del disco catodico e aspirati a una temperatura inferiore a 50 Pa.

La microdurezza dello strato nitrurato può raggiungere anche valori superiori a 1150 HV quando la nitrurazione ionica viene eseguita su tubi saldati in acciaio inossidabile austenitico 316 a basse temperature e temperature di nitrurazione convenzionali. Lo strato nitrurato ottenuto mediante nitrurazione ionica a bassa temperatura è più sottile e presenta un elevato gradiente di durezza. Dopo la nitrurazione ionica a bassa temperatura, la resistenza all'usura dell'acciaio austenitico può essere aumentata di 4-5 volte e la resistenza alla corrosione rimane invariata. Sebbene la resistenza all'usura possa essere aumentata di 4-5 volte mediante nitrurazione ionica alla temperatura di nitrurazione convenzionale, la resistenza alla corrosione dei tubi a pareti spesse in acciaio inossidabile austenitico sarà ridotta in una certa misura perché i nitruri di cromo precipiteranno sulla superficie.