Товстостінні труби з нержавіючої сталі мають багато переваг, таких як стійкість до високотемпературного окислення, сильна стійкість до корозії, хороша пластичність, відмінні зварювальні характеристики тощо, і широко використовуються в різних сферах цивільної промисловості. Однак через низьку твердість і низьку зносостійкість нержавіючої сталі її застосування в багатьох випадках буде обмеженим, особливо в середовищі, де існують численні фактори, такі як корозія, знос і велике навантаження, які впливають один на одного, термін служби матеріали з нержавіючої сталі будуть значно скорочені. Отже, як збільшити твердість поверхні товстостінних труб з нержавіючої сталі?

Зараз існує спосіб підвищення поверхневої твердості товстостінних труб за допомогою іонного азотування, щоб підвищити зносостійкість і таким чином подовжити термін їх служби. Однак труби з аустенітної нержавіючої сталі неможливо зміцнити фазовою зміною, а звичайне іонне азотування має високу температуру азотування, яка перевищує 500 °C. Нітриди хрому осідають у шарі азотування, що робить матрицю з нержавіючої сталі бідною на хром. У той час як твердість поверхні значно збільшується, поверхнева корозійна стійкість труби також буде сильно послаблена, таким чином втрачаючи характеристики товстостінних труб з нержавіючої сталі.

Використання обладнання для імпульсного іонного азотування постійного струму для обробки аустенітних сталевих труб за допомогою низькотемпературного іонного азотування може підвищити твердість поверхні товстостінних сталевих труб, зберігаючи корозійну стійкість незмінною, тим самим підвищуючи їхню зносостійкість. У порівнянні із зразками, обробленими іонним азотуванням при звичайній температурі азотування, порівняння даних також є дуже очевидним.

Експеримент проводився в печі для імпульсного іонного азотування постійного струму потужністю 30 кВт. Параметри джерела імпульсного живлення постійного струму: регульована напруга 0-1000 В, регульована шпаруватість 15%-85%, частота 1 кГц. Система вимірювання температури вимірюється інфрачервоним термометром ІТ-8. Матеріал зразка — аустенітна товстостінна нержавіюча сталь 316, а її хімічний склад — 0,06 вуглецю, 19,23 хрому, 11,26 нікелю, 2,67 молібдену, 1,86 марганцю, решта — залізо. Розмір зразка Φ24 мм × 10 мм. Перед експериментом зразки по черзі полірували водяним наждачним папером, щоб видалити масляні плями, потім очищали та висушували спиртом, а потім поміщали в центр катодного диска та пилососили до тиску нижче 50 Па.

Мікротвердість азотованого шару може досягати навіть вище 1150 HV, коли іонне азотування виконується на зварних трубах з аустенітної нержавіючої сталі 316 за низьких температур і звичайних температур азотування. Азотований шар, отриманий при низькотемпературному іонному азотуванні, тонший і має високий градієнт твердості. Після низькотемпературного іонного азотування зносостійкість аустенітної сталі може бути збільшена в 4-5 разів, а корозійна стійкість залишається незмінною. Хоча зносостійкість можна підвищити в 4-5 разів шляхом іонного азотування при звичайній температурі азотування, корозійна стійкість товстостінних труб з аустенітної нержавіючої сталі буде певною мірою знижена, оскільки нітриди хрому будуть осідати на поверхні.