不鏽鋼表面硬化具(jù)有(yǒu)良好的耐蝕性能(néng)，廣泛應用(yòng)于石油、化工(gōng)、造紙、能(néng)源、閥門、密封件、裝(zhuāng)飾、紡織機械、醫(yī)療器械、儀器儀表、精(jīng)密機械、航天航空和海洋工(gōng)程等工(gōng)業領域。但是通常不鏽鋼的硬度較低(一般情況下為(wèi)200～350HV)，耐磨性較差，表面易出現劃傷和磨損現象，因此在一些對耐磨性要求較高的領域，其應用(yòng)受到一定限制。為(wèi)了提高不鏽鋼的耐磨性，國(guó)内外學(xué)者多(duō)年來在不鏽鋼表面進行了各種改性處理(lǐ)和強化研究，例如滲氮、滲碳、電(diàn)鍍、化學(xué)鍍、氣相沉積、離子注入、熱噴塗等。上述工(gōng)藝方法中(zhōng)，滲氮和滲碳是最常用(yòng)的表面硬化方法。

　　鋼的滲氮和滲碳是使氮或碳原子滲入鋼的表面，形成富氮或富碳硬化層的一種化學(xué)熱處理(lǐ)工(gōng)藝。從理(lǐ)論上講，所有(yǒu)的鋼鐵材料都能(néng)滲氮和滲碳。但是對于不鏽鋼，由于其表面具(jù)有(yǒu)緻密的鉻基氧化物(wù)鈍化膜，這層鈍化膜在起到抗腐蝕作(zuò)用(yòng)的同時，也會阻礙氮、碳原子的滲入。因此，不鏽鋼滲氮和滲碳時必須去除其表面的鈍化膜。此外，不鏽鋼表面硬化（不鏽鋼滲氮）通常必須在≥500℃或更高的溫度下才能(néng)進行。但在上述溫度下滲氮或滲碳後，滲層中(zhōng)會形成鉻的氮化物(wù)或碳化物(wù)，由此在不鏽鋼表面産(chǎn)生局部貧鉻區(qū)，使其耐蝕性下降。

　　近年來大量的研究報道發現，為(wèi)了硬化目的将不鏽鋼制品在低于450℃進行滲氮和在低于500℃的溫度下進行滲碳處理(lǐ)時，可(kě)以得到無氮化物(wù)或碳化物(wù)析出的單相過飽和固溶體(tǐ)硬化層，與在高溫下進行的傳統滲氮和滲碳處理(lǐ)工(gōng)藝相比，低溫處理(lǐ)獲得的過飽和固溶體(tǐ)硬化層既有(yǒu)高硬度又(yòu)具(jù)有(yǒu)高耐蝕性，同時還具(jù)有(yǒu)很(hěn)好的塑性和韌性。

1.不鏽鋼表面硬化工(gōng)藝介紹  The SD process

　　SD工(gōng)藝是一種低溫過飽和固溶擴散（Supersaturation-Diffusion）處理(lǐ)工(gōng)藝，其本質(zhì)是在400～480℃的溫度下，将不鏽鋼置于高濃度的碳、氮氣氛介質(zhì)中(zhōng)，在不鏽鋼表面經擴散形成厚度為(wèi)20～50μm的過飽和固溶體(tǐ)硬化層，固溶體(tǐ)中(zhōng)C和N的含量高達10～12Wt.%，由此可(kě)以穩定地獲得≥1000HV0.1的高硬度，最高硬度可(kě)達1750HV0.05，這一相當于硬質(zhì)合金硬度的硬度值，是目前同類工(gōng)藝中(zhōng)所能(néng)達到的最高硬度值。    

　　SD工(gōng)藝不鏽鋼表面硬化最顯著的特點是其處理(lǐ)溫度遠(yuǎn)低于傳統滲氮及滲碳處理(lǐ)的工(gōng)藝溫度，在這一溫度下形成的是單一固溶體(tǐ)相，而不形成鉻的化合物(wù)，硬化層中(zhōng)鉻元素的固溶濃度不降低。因此，SD工(gōng)藝在獲得高硬度的同時，還可(kě)獲得等同或超過基體(tǐ)的耐蝕性能(néng)，并保持基材原有(yǒu)的塑性、韌性和尺寸精(jīng)度。對于常用(yòng)的各類不鏽鋼，采用(yòng)SD工(gōng)藝可(kě)達到如下技(jì )術指标：

　　　（1）表面硬度：1000～1750HV0.1（相當于69～81HRC）

　　　（2）硬化層深：20～50μm

　　　（3）耐磨性提高30～100倍

　　　（4）耐蝕性優于或等同于未處理(lǐ)前

2. 不鏽鋼表面硬化主要特點 Advantage

　　在鋼表面形成的SD硬化層，具(jù)有(yǒu)如下特點：

　　　（1）與基體(tǐ)冶金結合，抗剝落性、抗熱震性及塑韌性優異

　　　（2）高硬度及低摩擦系數

　　　（3）耐磨損、抗拉傷

　　　（4）緻密無缺陷，耐腐蝕及抗點蝕

　　　（5）良好的抗咬合性能(néng)                                             

　　　（6）不增加表面粗糙度，可(kě)維持原有(yǒu)色澤及鏡面效果

　　　（7）無尺寸變形，基本不影響基體(tǐ)硬度和強度

3.不鏽鋼表面硬化适用(yòng)材料 Range　of steels suitable for SD

　　SD工(gōng)藝适用(yòng)于以下鋼種：

　　各類奧氏體(tǐ)不鏽鋼、鐵素體(tǐ)不鏽鋼、馬氏體(tǐ)不鏽鋼及雙相不鏽鋼，如201、202、304、304L、316、316L、321、310S、410、420、440、430、443、630(17-4PH)、631(17-7PH)等。

　　鎳基合金，如Inconel600、625 和718，Incoloy800和825，Hastelloy C、C22 和 C276等。

　　亦可(kě)用(yòng)于普通合金鋼及各類模具(jù)鋼、軸承鋼及高速鋼的表面強化。

不鏽鋼表面硬化的兩種工(gōng)藝

1、不鏽鋼低溫滲氮

2、不鏽鋼低溫滲碳