奧氏體不銹鋼（如316、304、321、201等）具有良好的耐蝕性，已廣泛應(yīng)用于石油、化工、醫(yī)藥、食品、通訊、電子、精密機(jī)械以及裝飾等工業(yè)領(lǐng)域，但表面硬度低（退火態(tài)硬度一般為180~210HV）、耐磨性差，不能用于對(duì)耐磨性要求較高的場(chǎng)合。由于奧氏體不銹鋼中的奧氏體相具有很好的熱穩(wěn)定性，淬火等熱處理手段不能改善其硬度，傳統(tǒng)的做法是在500℃以上進(jìn)行滲氮或在800℃以上進(jìn)行滲碳來大幅度提高奧氏體不銹鋼的表面硬度，但耐腐蝕性急劇下降，如何在不降低奧氏體不銹鋼耐蝕性的前提下對(duì)奧氏體不銹鋼表面進(jìn)行硬化（簡(jiǎn)稱“耐蝕表面硬化”）已成為表面工程技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題之一。上世紀(jì)八十年代中期，英國(guó)伯明翰大學(xué)的T.Bell等人首次發(fā)現(xiàn)奧氏體不銹鋼在較低溫度下（350~450℃）進(jìn)行離子滲氮，能形成單一的氮擴(kuò)大奧氏體相（S相），既可以得到一定的表面硬度又保證了耐腐蝕性，為奧氏體不銹鋼耐蝕表面硬化技術(shù)的發(fā)展提供了一種思路。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，奧氏體不銹鋼在較低溫度下（450~550℃）進(jìn)行滲碳，能形成單一的碳擴(kuò)大奧氏體相，同樣可以達(dá)到既耐腐蝕又耐磨的目的，而且耐腐蝕性和韌性還優(yōu)于低溫滲氮。目前，奧氏體不銹鋼耐蝕表面硬化的研究與工業(yè)化應(yīng)用主要集中在兩方面：（1）低溫氣體滲；（2）低溫離子滲。由于奧氏體不銹鋼表面存在致密Cr2O3鈍化層，嚴(yán)重阻礙N、C滲入，因此傳統(tǒng)氣體滲很難處理奧氏體不銹鋼，新型的低溫氣體滲工藝一般先用含有鹵素氣體或鹵化物氣體的氣氛，如F、HF、NF3和HCl等對(duì)奧氏體不銹鋼做表面活化以去除鈍化層，然后再進(jìn)行硬化。低溫離子滲因?yàn)橛械入x子體參與處理過程，通過強(qiáng)電場(chǎng)下的離子轟擊就可以達(dá)到去除工件表面鈍化層的目的，因此容易對(duì)奧氏體不銹鋼進(jìn)行加硬。

國(guó)外奧氏體不銹鋼耐蝕表面硬化技術(shù)工業(yè)應(yīng)用情況

經(jīng)過最近二十多年的發(fā)展，歐洲、美國(guó)和日本在奧氏體不銹鋼耐蝕表面硬化技術(shù)方面走在前列，部分工藝已形成工業(yè)化應(yīng)用。Kolstering工藝影響最大，已在歐洲和北美形成規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用。該工藝20年前由荷蘭人Kolster發(fā)明并創(chuàng)立公司，率先在歐洲實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，后被國(guó)際熱處理行業(yè)知名企業(yè)Bodycoat收購(gòu)，2003年該工藝被介紹到北美。Kolsterising工藝的核心內(nèi)容是較低溫度下，通過一定時(shí)間的氣體滲碳處理來獲得碳擴(kuò)散強(qiáng)化層。主要特色是通過特殊的預(yù)處理方法去除奧氏體不銹鋼表面的鈍化層，并保證在整個(gè)滲碳處理過程中，其表面不生成新的鈍化層。這種特殊的預(yù)處理方法目前還處于保密狀態(tài)。奧氏體不銹鋼經(jīng)Kolsterising處理后表面顯微硬度可達(dá)1000～l200HV0.05，常規(guī)耐蝕性能沒有下降，耐孔蝕性和耐應(yīng)力腐蝕開裂性能明顯改善。Kolsterising細(xì)分為三種工藝：（1）硬化層深度為22μm；（2）硬化層深度33μm；（3）特殊的雙聯(lián)工藝。雙聯(lián)工藝主要是針對(duì)非奧氏體不銹鋼材料，通過將非奧氏體不銹鋼加熱到共析溫度以上使得非奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，再淬火形成常溫下的奧氏體結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行硬化。本文前言中提到，奧氏體不銹鋼表面鈍化層阻礙N、C滲入，因此低溫氣體滲時(shí)一般先用腐蝕性氣氛做表面活化以去除鈍化層，然后再進(jìn)行硬化。日本Citizen公司的全鋼硬化（Duratect）工藝、日本Airwater公司的的NV超級(jí)滲氮和NVPionite工藝、美國(guó)Swagelok公司的SAT12工藝都采用這種方法。以SAT12為例來說明低溫氣體滲工藝過程。SAT12也被稱為低溫超飽和(LTCSS)滲碳工藝，在滲之前和滲的過程中有兩次表面活化（去鈍化層）工序，用的是腐蝕性氣氛HCl。