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摘 要

3I6L奥氏体不锈钢具有良好的抗腐蚀性能、很好的韧性及可加工性，它在诸多领域被广泛的应用，列如航空航天、医疗、石油化工和核电等诸多的领域。时代在进步，科技在发展，环境也越来越差，同时对材料的性能要求也越来越高了。然而，奥氏体不锈钢具有一个非常明显的不足之处，那即是强度和硬度较低，耐磨性和抗疲劳性不好，严重限制其应用环境及使用寿命。所以为了增强奥氏体不锈钢的硬度而又不破坏其抗腐蚀性能等。根据各种试验及研究我们采用了最优一种方法就是低温气体渗碳（Low Temperature Gas Carburization）简称（LTGC），这种奥氏体表面强化技术，能够较好地解决硬度和抗腐蚀性能兼顾的问题。为满足各种工业发展的需要，奥氏体不锈钢的应用将越来越普遍，这使得LTGC表面强化技术必将越来越受到人们的关注。近年来，部分学者已开始针对奥氏体不锈钢LTGC表面强化的问题开展了研究，但仍存在一些关键的问题，如工艺参数的影响、渗碳层的微观特性、碳浓度分布、表面相结构等亟待需要进行深入细致地研究和讨论。

本篇综合运用化学、材料学、力学以及计算科学等理论和方法，应用先进的测试分析方法，对奥氏体不锈钢低温气体渗碳层时效后的热稳定性进行研究，为奥氏体不锈钢低温强化层更广泛的应用提供一定的理论基础。同时也为（LTGC）技术的以后更好的研究提供学术性帮助。

关键词： 316L奥氏体不锈钢 低温气体渗碳 热稳定性 LTGC工艺

Effect of aging on the stability of low temperature gas carburizing layer of 316L austenitic stainless steel.

Abstract

316L austenitic stainless steel has good corrosion resistance, good toughness, and machinability, it is widely used in many fields, such as aerospace, medical, petrochemical and nuclear power, and many other fields. The Times are advancing, science and technology are developing, and the environment is getting worse and worse. At the same time, the performance requirements of materials are getting higher and higher. However, austenitic stainless steel has a very obvious deficiency, that is, low strength and hardness, poor wear resistance and fatigue resistance, severely restricting its application environment and service life. So in order to enhance the hardness of austenitic stainless steel without damaging its corrosion resistance. According to all kinds of test and research we adopted the optimal one way is to the Low Temperature Gas carburizing (Low Temperature Gas Carburization) referred to as "(LTGC), the austenitic surface strengthening technology, can well solve the problem of hardness and corrosion resistance of both. In order to meet the needs of various industrial development, the application of austenitic stainless steel will become more and more common, which makes the surface strengthening technology of LTGC more and more attractive. In recent years, some scholars have begun to strengthen the surface of the austenitic stainless steel LTGC problem has carried out research, but there are still some critical problems, such as the influence of process parameters, microscopic characteristics of carburized layer, carbon concentration distribution, surface phase structure urgently need to study deeply and in detail and discussed.

This combination of chemistry, material science, mechanics and computer science theory and method of the application of advanced test and analysis method of the austenitic stainless steel gas carburizing layer after aging at low temperature to study the thermal stability of austenitic stainless steel for low temperature strengthening layer provide certain theoretical basis for a wider range of application. It also provides academic help for better future research on (LTGC) technology.

Key Words: 316L austenitic stainless steel；Low temperature gas carburizing；Thermal stability：LTCSGC process

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 奥氏体不锈钢历史发展与现状 1

1.3 低温渗碳技术研究 2

1.3.1 低温离子渗碳 2

1.3.2 低温气体渗碳 2

1.4 低温气体渗碳层稳定性研究现状 4

1.5 低温气体渗碳层稳定性研究还存在的问题 7

1.6 本文主要研究内容 7

第二章 渗碳试验简介 9

2.1 引言 9

2.2 低温渗碳试验装置 9

2.3 低温渗碳试验工艺流程与操作 12

2.4 本章小结 13

第三章 渗碳强化层稳定性研究 14

3.1 引言 14

3.2 试验内容与方法 14

3.2.1试验材料与试样 14

3.2.2 试验方法及仪器 14

3.3试验结果与讨论 17

3.3.1 渗碳层微观的形貌 17

3.3.2 碳浓度分布 19

3.3.3 表面相结构 20

3.3.4 表面残余应力 22

3.4本章小结 23

第四章 经济性分析 25

4.1 单个试验成本估算 25

4.2 经济性分析小结 25

第五章 总结 26

致谢 28

参考文献 29

第一章 绪论

1.1 引言

在现在工业中，很大部分过应用到了不锈钢这种材料，因此不锈钢作为重要的工业材料被应用了100年之多[^[1]]。不锈钢的分类很多，用专业术语可以分为奥氏体型不锈钢、马氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢等等。当其中使用最多之一的便是奥氏体不锈钢，它拥有很多很好的综合性性能。但奥氏体不锈钢在普遍运用同时，却也存在一些突出的不足之处。因为含碳量的要求使得奥氏体的抗腐蚀性能与其耐磨性与抗疲劳性不兼顾。这便使得在其抗腐蚀能力好的情况下不适合承受较大载荷或经受剧烈摩擦环境。时代在发展，工业也在进步，所以在对奥氏体不锈钢应用上变多了所以它的性能方面要求也变高了。所以人们开始重视其性能要求方面了。

在不断地研究探索上，各方面研究学者在对比优化后提出了一种奥氏体低温渗碳技术工艺。而本文主要使用低温气体渗碳技术。本课题结合此技术综合运用化学、材料学、力学以及计算科学等理论和方法，应用先进的测试分析方法，对奥氏体不锈钢低温气体渗碳层时效后的热稳定性进行研究，为奥氏体不锈钢低温强化层更广泛的应用提供一定的理论基础。

1.2 奥氏体不锈钢历史发展与现状

在20世纪初，在为了满足工业发展要求，在其具备一定的生产能力和理论研究的条件下，一种特殊物理性能材料不锈钢诞生了。这是一种在空气、蒸汽、水等弱腐蚀性介质和酸、碱、盐等化学腐蚀介质中具有高度的化学稳定性以Fe和C为基础的高合金钢。本文主要研究316L奥氏体不锈钢。

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