■ 王兴伟，刘国志，赫庆坤，路东宁，时垌，江允楠，高翔，马飞，谢鲲，孙金全

AISI 316L不锈钢搅齿应用于湿法造粒机中，通过快速均匀的搅拌使物料与添加剂、水等充分均匀的混合，并借助这种搅拌力形成了颗粒。这就要求搅齿具有一定的刚度，其表面具有较强耐磨性。采用表面渗氮技术可以有效地对其表面进行强化，显著提高表面耐磨性能，达到工件技术要求。但是其中一批搅齿在渗氮后有氧化现象，安装时出现锈蚀迹象。为了找出搅齿失效的原因，从原材料、热处理工艺、金相组织、显微硬度等方面进行了分析研究，探讨了氧化生锈的原因和解决措施。

1. 技术要求和样品描述

搅齿技术要求： AISI 316L不锈钢搅齿其化学成分如附表所示。搅齿采用渗氮热处理工艺，要求渗氮层深度≥0.03mm，表面硬度≥1000HV。

样品描述：搅齿为长约100mm的圆棒状，一端为螺纹区，另一端为工作区，也是主要的磨损区。原材料为固溶处理，经渗氮处理取样后发现表面有氧化现象（见图1a），螺纹和光滑面交界处氧化尤为明显。其表面硬度检测结果为430HV0.05，使用过后有明显的锈迹（见图1b）。

2. 钝化膜检测分析

配制5%CuSO4溶液，将滤纸浸泡在溶液中3～5s，然后将滤纸压在样品表面，等待6min后揭下滤纸观察到变为红色。原因是在样品表面发生了置换反应：

不锈钢表面的自由态Fe将CuSO4溶液中的Cu置换出来。渗氮后会在表面形成氮化物，这些氮化物会隔绝自由态的Fe，阻碍置换反应发生；正常不锈钢Cr元素含量较高，在空气中与氧反应会生成一层致密的Cr2O3钝化膜，这层钝化膜也会阻碍置换反应发生，由此可以确定其表面未形成一定厚度的氮化物，也未形成钝化膜或钝化膜不完整。……