熔盐炉可作为精确的热化学反应器，通过将 AISI 304 不锈钢浸入亚硝酸钠 (NaNO2) 和硝酸钾 (KNO3) 的液态混合物中来进行表面改性。通过将此混合物维持在 560-570°C 的特定温度范围内，炉子会触发氮盐分解，使氮原子直接扩散到钢的表面。
熔炉的核心功能是建立一个高温液态环境，通过化学势梯度将氮驱动到钢基体中。这会形成 Fe3N 强化相，从而显著提高材料的表面硬度。
创建反应环境
盐成分的作用
该工艺依赖于特定的亚硝酸钠 (NaNO2) 和硝酸钾 (KNO3) 化学混合物。
选择这些盐是因为它们在目标温度范围内会熔化并具有化学活性。
精确的热激活
熔炉将该盐混合物加热到严格的560-570°C 温度窗口。
在此温度下，盐从固态转变为液态，形成均匀的熔池，确保浸入其中的钢材表面均匀受热。
改性机理
盐分解
一旦熔池达到工作温度，富氮盐便开始分解。
这种热分解是关键的触发因素，它将活性氮原子从化合物中释放出来，使其能够与钢发生相互作用。
化学势驱动
改性过程由化学势梯度驱动。
由于熔池中的氮浓度高于钢中的氮浓度，氮原子会自然地扩散到 AISI 304 样品的表面。
结构转变
Fe3N 相的形成
随着氮扩散到钢格栅中，它会与铁原子发生化学反应。
这种反应形成Fe3N（氮化铁），这是一种独特的微观结构相，被称为强化相。
提高表面硬度
Fe3N 相的存在直接导致了力学性能的变化。
这种结构改变显著提高了不锈钢的表面硬度，提高了其耐磨性，同时不改变材料的核心性能。
理解工艺限制
温度敏感性
该工艺高度依赖于维持560-570°C 的温度窗口。
偏离此范围可能会损害液态环境的稳定性或无法触发必要的盐分解。
材料特异性
该特定机理是为AISI 304 不锈钢量身定制的。
扩散速率和 Fe3N 相的形成取决于该合金成分与硝酸盐/亚硝酸盐之间的相互作用。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地发挥熔盐氮化对 AISI 304 不锈钢的优势，请关注以下操作重点：
- 如果您的主要重点是最大硬度：确保工艺时间足以使 Fe3N 强化相在整个表面充分形成。
- 如果您的主要重点是工艺一致性：严格监控熔炉温度，使其保持在 560-570°C 的范围内，以维持稳定的化学势梯度。
通过精确控制热化学环境，您可以将普通不锈钢转化为高耐磨材料。
汇总表：
| 参数 | 工艺规范 |
|---|---|
| 目标材料 | AISI 304 不锈钢 |
| 盐成分 | 亚硝酸钠 (NaNO2) 和 硝酸钾 (KNO3) |
| 工作温度 | 560 - 570°C |
| 关键结果 | Fe3N（氮化铁）强化相的形成 |
| 主要优势 | 提高表面硬度和耐磨性 |
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参考文献
- G. Keerthi Reddy, Khristina Maksudovna Vafaeva. Influence of aisi 304 austenitic stainless steel by aqueous soluted nitriding and gas nitriding. DOI: 10.1051/matecconf/202439201019
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
