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博士学位论文 奥氏体不锈钢的低温渗碳/渗氮——合金成分的影响
奥氏体不锈钢的低温渗碳/氮化 – 合金成分对微观结构和性能的影响 Giulio Maistro 工业与材料科学系 查尔姆斯理工大学 摘要 奥氏体不锈钢是食品、制药、化学、石油和天然气工业等重视耐腐蚀性的应用中最常用的材料之一。然而，低硬度和差的摩擦学性能往往是其应用的障碍。传统表面硬化技术，如高温渗碳（T > 850°C）和氮化（T > 550°C）不适用于这些合金。在这种情况下，富铬碳化物/氮化物在晶界处的快速沉淀会导致合金中的铬消耗并损害耐腐蚀性。自 80 年代中期以来，已经开发出用于奥氏体不锈钢表面硬化的低温热化学处理，包括气体渗碳和等离子氮化。这些过程可以诱导形成无沉淀间隙过饱和亚稳态扩展奥氏体（也称为 S 相），具有优异的硬度和改善的耐磨性，同时保持耐腐蚀性。
i 渗碳淬硬 M5ONiL 和 AIS1 9310 正齿轮和滚动接触测试棒的表面疲劳寿命
进行了直齿轮耐久性试验和滚动体表面疲劳试验，以研究真空感应熔炼、真空电弧熔炼 (VIM-VAR) M50NiL 钢在先进飞机应用中用作齿轮钢，以确定其耐久性特性。并将结果与标准 VAR 和 VIM-VAR AISI 9310 齿轮材料的结果进行比较。使用由 VIM-VAR M50NiL 和 VAR 以及 VIM-VAR AISI 9310 制造的直齿轮和滚动接触杆进行了测试。齿轮节圆直径为 8.9 厘米 (3.5 英寸)。齿轮试验条件为入口油温为 320 K (116 F )，出口油温为 350 K (170 F )，最大赫兹应力为 1.71 GPa (248 ksi)，转速为 10 000 rpm。在环境温度下进行台式滚动元件疲劳试验，杆速为 12 500 rpm，最大赫兹应力为 4.83 GPa (700 ksi)。VIM-VAR M5ONiL 齿轮的表面疲劳寿命分别是 VIM-VAR 和 VAR AISI 9310 齿轮的 4.5 倍和 11.5 倍。VIM-VAR M5ONiL 滚动接触杆的表面疲劳寿命分别是VIM-VAR 和 VAR AISI 9310。VIM-VAR M50NiL 材料表现出良好的抗疲劳剥落断裂性能，疲劳寿命远远优于 VIM-VAR 和 VAR AISI 9310 齿轮和滚动接触杆。