Grubościenne rury ze stali nierdzewnej mają wiele zalet, takich jak odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze, silna odporność na korozję, dobra plastyczność, doskonałe właściwości spawalnicze itp. I są szeroko stosowane w różnych dziedzinach przemysłu cywilnego. Jednakże, ze względu na niską twardość i niską odporność stali nierdzewnej na zużycie, jej zastosowanie w wielu przypadkach będzie ograniczone, szczególnie w środowisku, w którym występuje wiele czynników, takich jak korozja, zużycie i duże obciążenie, które wpływają na siebie nawzajem. materiałów ze stali nierdzewnej ulegnie znacznemu skróceniu. Jak zatem zwiększyć twardość powierzchni grubościennych rur ze stali nierdzewnej?

Obecnie istnieje metoda zwiększania twardości powierzchni rur grubościennych poprzez azotowanie jonowe w celu poprawy odporności na zużycie, a tym samym wydłużenia ich żywotności. Jednakże rur ze stali nierdzewnej austenitycznej nie można wzmacniać poprzez zmianę fazową, a konwencjonalne azotowanie jonowe charakteryzuje się wysoką temperaturą azotowania, wyższą niż 500°C. Azotki chromu wytrącą się w warstwie azotującej, powodując, że osnowa stali nierdzewnej będzie uboga w chrom. Podczas gdy twardość powierzchni znacznie wzrasta, odporność powierzchniowa rury na korozję również zostanie poważnie osłabiona, co spowoduje utratę właściwości grubościennych rur ze stali nierdzewnej.

Zastosowanie urządzeń do azotowania jonowego impulsowego prądu stałego do obróbki rur ze stali austenitycznej za pomocą niskotemperaturowego azotowania jonowego może zwiększyć twardość powierzchniową grubościennych rur stalowych, zachowując jednocześnie odporność na korozję na niezmienionym poziomie, zwiększając w ten sposób ich odporność na zużycie. W porównaniu z próbkami poddanymi azotowaniu jonowemu w konwencjonalnej temperaturze azotowania, porównanie danych jest również bardzo oczywiste.

Doświadczenie przeprowadzono w piecu do azotowania jonowego impulsowego o mocy 30 kW DC. Parametry zasilacza impulsowego DC to regulowane napięcie 0-1000V, regulowany cykl pracy 15%-85% i częstotliwość 1kHz. Pomiar temperatury w układzie odbywa się za pomocą termometru na podczerwień IT-8. Materiałem próbki jest grubościenna rura ze stali nierdzewnej austenitycznej 316, a jej skład chemiczny to 0,06 węgla, 19,23 chromu, 11,26 niklu, 2,67 molibdenu, 1,86 manganu, a reszta to żelazo. Rozmiar próbki wynosi Φ24mm×10mm. Przed doświadczeniem próbki polerowano kolejno wodnym papierem ściernym w celu usunięcia plam olejowych, następnie oczyszczano i suszono alkoholem, a następnie umieszczano na środku krążka katody i odkurzano do ciśnienia poniżej 50 Pa.

Mikrotwardość warstwy azotowanej może sięgać nawet powyżej 1150HV, gdy azotowanie jonowe przeprowadza się na spawanych rurach ze stali nierdzewnej austenitycznej 316 w niskich temperaturach i konwencjonalnych temperaturach azotowania. Warstwa azotowana uzyskana w procesie niskotemperaturowego azotowania jonowego jest cieńsza i charakteryzuje się większym gradientem twardości. Po niskotemperaturowym azotowaniu jonowym odporność stali austenitycznej na zużycie można zwiększyć 4-5 razy, a odporność na korozję pozostaje niezmieniona. Chociaż odporność na zużycie można zwiększyć 4-5 razy poprzez azotowanie jonowe w konwencjonalnej temperaturze azotowania, odporność na korozję grubościennych rur ze stali austenitycznej zostanie w pewnym stopniu zmniejszona, ponieważ azotki chromu będą wytrącać się na powierzchni.