與奧氏體不銹鋼相比，馬氏體不銹鋼的強度較高但耐蝕性較差。本研究對馬氏體不銹鋼進行高溫氮固溶處理，試驗研究結果如下。

1 試驗方法

試驗用鋼是市售馬氏體不銹鋼SUS420J2。將試驗鋼制成φ25 mm×8（mm）的半圓柱形試樣。用＃800金剛砂砂紙對試樣表面研磨后，用丙酮進行脫脂清洗。使用工業用真空熱處理爐進行高溫固溶氮處理。處理方法是，將爐內氣氛置換為氮氣后，將試樣加熱到1100℃保溫，然后進行氮氣冷卻。之后，對試樣進行零下低溫處理。接著對試樣分別進行160、400、450、500、550℃回火處理和850℃退火處理。對處理后的試樣斷面進行顯微維氏硬度測定，并進行斷面微觀組織觀察、X射線衍射試驗、點腐蝕電位測定。此外，為了進行比較，將市售SUS420J2軋制鋼材1035℃淬火后，進行160℃回火，制作成調質材。

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2 試驗結果

高溫氮固溶處理后的160℃回火材的斷面硬度和微觀組織如圖1，160℃回火材的斷面硬度最高值是720HV，最高硬度保持深度是0.25mm，硬度比基體鋼約高出50HV。160℃回火材的表層和基體都是馬氏體組織。從微觀組織上，不能判明氮硬化層的界限。

各回火溫度材的斷面硬度顯示，160-550℃回火材的斷面硬度都是在從表面到距表面約0.8mm的范圍內逐漸降低，850℃退火材的斷面硬度從表面到基體約為220HV，變化很小。

400℃回火材和850℃退火材的斷面微觀組織顯示，從850℃退火材的表面到距表面0.8mm范圍內觀察到氮化物析出物。這種氮化物是退火中馬氏體轉變為鐵素體時，N和Cr結合析出的氮化物。

氮固溶處理后不同溫度回火材、調質試樣和未進行氮固溶處理材的X射線衍射結果顯示，調質材和160-500℃回火材中有α（鐵素體）、α’（馬氏體）、γ（奧氏體）。500℃回火材中有α、α’。未進行氮固溶處理材和850℃退火材中有α、α’、β-Cr₂N、Cr₂₃C₆。

各回火材的極化曲線顯示，160℃回火材和400℃回火材的點腐蝕電位高于未進行氮固溶處理材和調質材的點腐蝕電位。并且回火溫度升高，點腐蝕電位降低。

SUS420J2和SUS430點腐蝕電位隨回火溫度變化的情況顯示，SUS420J2的氮固溶處理、160℃回火材和400℃回火材的耐蝕性優于未氮固溶處理材和氮固溶處理調質材。SUS420J2的回火溫度與點腐蝕電位關系的變化趨勢與SUS430相同，但各個回火溫度的SUS420J2點腐蝕電位值都比SUS430約低0.15V。

3 小結

用工業用真空熱處理爐對SUS420J2材進行氮固溶處理試驗，得出以下結論。

（1）SUS420J2氮固溶處理材的最高硬度是720HV。從表面到距表面0.8mm范圍內，SUS420J2氮固溶處理材的硬度都高于基體。

（2）氮固溶處理并經160℃和400℃回火的SUS420J2的耐點腐蝕性優于SUS420J2調質材。