316不锈钢的紧固件表面离子渗碳

16不锈钢因具有良好的耐蚀性，焊接性能和冷加工性能而大量用于紧固件制造，主要是螺栓螺钉产品。然而，316不锈钢的硬度低（200-250HV0.3）,耐磨性能和抗刮擦性能差，严重影响了316不锈钢螺钉的使用寿命。对一些特殊的螺钉、螺母不能满足使用要求而限制其在生产中的应用。因此，提高316不锈钢的耐磨性能显得尤为重要。

　　为了改善316不锈钢紧固件的表面性能，往往是采用表面硬化处理的方法，来提高其表面耐磨性和抗刮擦性能，如渗氮、氮碳共渗、渗碳和离子注入等热处理工艺。其中316不锈钢的低温渗碳处理具有硬化层厚，硬度梯度平缓、韧性好、承载能力高等优点，是一种十分有效的热处理方法。

　　另外，由于在含氧环境中，不锈钢始终覆盖着一层化学稳定性极佳，且能够自行修复的Cr2o3钝化膜，使不锈钢具有了优良的耐蚀性能，而在离子热处理过程中，由于离子轰击的作用和低氧富氢的气氛可以消除不锈钢表面钝化膜的影响，所以不锈钢无需进行任何专门去除钝化膜处理工序。

　　316不锈钢螺钉分别用丙酮和酒精清洗试样表面，采用等离子真空热处理装置，渗碳处理工艺如下：电压:400-700V，电流：3A，氢气：85-99%，丙烷：15-1%，温度：500-550℃，时间：6-8h，气压：400Pa。渗碳结束后，试样在真空炉中随炉冷却到室温。

　　炉内气氛为氢气：丙烷=90：10，经渗碳处理层深约50μm，渗碳层组织均匀，结构致密且有碳化物析出，呈现白亮层特征，表面硬度大于950HV0.3，而未处理的试样硬度仅为240 HV0.3,既表面硬度提高了4倍。同时，在50μm渗层范围内硬度值随渗层增加而逐渐下降，并接近基体的硬度值，渗层的硬度梯度比较平缓，这对渗层减少脆性及提高基体的扭矩力矩能力十分有利。

　　利用光学显微镜、显微硬度计、XRD电化学测试技术对316不锈钢表面组织和性能进行检测，316不锈钢渗碳层表面获得单相碳过饱和固溶体，不仅表面硬度得到显著提高，而且表面耐蚀性能也有所改善，保持着良好的抗蚀性能，平衡电位有所提高，其抗孔蚀性能优于未渗碳不锈钢试样，在不锈钢高强度螺钉的生产中具有实际使用价值，值得推广运用。