Paip keluli tahan karat berdinding tebal mempunyai banyak kelebihan, seperti rintangan pengoksidaan suhu tinggi, rintangan kakisan yang kuat, keplastikan yang baik, prestasi kimpalan yang sangat baik, dan lain-lain, dan digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang perindustrian awam. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kekerasan yang rendah dan rintangan haus yang rendah bagi keluli tahan karat, penggunaannya dalam banyak keadaan akan terhad, terutamanya dalam persekitaran di mana pelbagai faktor seperti kakisan, haus, dan beban berat wujud dan mempengaruhi satu sama lain, hayat perkhidmatan bahan keluli tahan karat akan dipendekkan dengan ketara. Jadi, bagaimana untuk meningkatkan kekerasan permukaan paip keluli tahan karat berdinding tebal?

Kini terdapat satu kaedah untuk meningkatkan kekerasan permukaan paip berdinding tebal dengan ion nitriding untuk meningkatkan rintangan haus dan dengan itu memanjangkan hayat perkhidmatannya. Walau bagaimanapun, paip keluli tahan karat austenit tidak boleh dikuatkan dengan perubahan fasa, dan nitriding ion konvensional mempunyai suhu nitriding yang tinggi, iaitu lebih tinggi daripada 500°C. Chromium nitride akan memendakan dalam lapisan nitriding, menjadikan matriks keluli tahan karat kromium-miskin. Walaupun kekerasan permukaan meningkat dengan ketara, rintangan kakisan permukaan paip juga akan menjadi sangat lemah, dengan itu kehilangan ciri-ciri paip keluli tahan karat berdinding tebal.

Penggunaan peralatan nitriding ion nadi DC untuk merawat paip keluli austenit dengan nitriding ion suhu rendah boleh meningkatkan kekerasan permukaan paip keluli berdinding tebal sambil mengekalkan rintangan kakisan tidak berubah, dengan itu meningkatkan rintangan hausnya. Berbanding dengan sampel yang dirawat nitriding ion pada suhu nitriding konvensional, perbandingan data juga sangat jelas.

Eksperimen telah dijalankan dalam relau nitriding ion denyut DC 30kW. Parameter bekalan kuasa nadi DC ialah voltan boleh laras 0-1000V, kitaran tugas boleh laras 15%-85%, dan frekuensi 1kHz. Sistem pengukuran suhu diukur dengan termometer inframerah IT-8. Bahan sampel ialah paip keluli tahan karat berdinding tebal austenit 316, dan komposisi kimianya ialah 0.06 karbon, 19.23 kromium, 11.26 nikel, 2.67 molibdenum, 1.86 mangan, dan selebihnya adalah besi. Saiz sampel ialah Φ24mm×10mm. Sebelum eksperimen, sampel telah digilap dengan kertas pasir air secara bergilir-gilir untuk menghilangkan kesan minyak, kemudian dibersihkan dan dikeringkan dengan alkohol, dan kemudian diletakkan di tengah cakera katod dan divakum hingga di bawah 50Pa.

Kekerasan mikro lapisan nitrided bahkan boleh mencapai melebihi 1150HV apabila nitriding ion dilakukan pada paip dikimpal keluli tahan karat austenit 316 pada suhu rendah dan suhu nitriding konvensional. Lapisan nitrid yang diperolehi oleh nitriding ion suhu rendah adalah lebih nipis dan mempunyai kecerunan kekerasan yang tinggi. Selepas nitriding ion suhu rendah, rintangan haus keluli austenit boleh ditingkatkan sebanyak 4-5 kali ganda, dan rintangan kakisan kekal tidak berubah. Walaupun rintangan haus boleh dipertingkatkan sebanyak 4-5 kali oleh ion nitriding pada suhu nitriding konvensional, rintangan kakisan paip berdinding tebal austenit keluli tahan karat akan dikurangkan ke tahap tertentu kerana kromium nitrida akan mendakan di permukaan.