本文利用低温离子-乙炔气体硬化处理技术对AISI316L奥氏体不锈钢进行低温硬化处理,研究了硬化处理后硬化层的厚度、表面硬度、硬度梯度、物相结构、耐磨性和耐蚀性的变化。文章采用低温离子-乙炔气体硬化处理工艺,先用离子轰击试样去除不锈钢表面钝化膜,再进行低温气体渗碳处理,成功地解决了单一离子低温硬化处理控温难、工件温度不均匀和低温气体硬化处理污染设备和环境的问题。为了提高渗碳气体的活性,本项研究采用C₂H₂作为供碳气体,特点是其供碳能力强,而且C₂H₂只有在和钢表面接触时才会发生分解,释放出活性碳原子,而且在渗碳过程中炉膛里形成的炭黑也比较少。文章研究了渗碳温度、渗碳保温时间、渗碳气体比例对AISI316L奥氏体不锈钢低温离子-乙炔气体硬化处理的影响。试验结果表明:无碳化物析出的低温离子-乙炔气体硬化处理的临界温度为540℃;若高于此温度,渗碳层中就会有Cr₂₃C₆,Cr₇C₃,CrC,Fe₃C,Fe₂C等碳化物析出,导致不锈钢表面的耐蚀性能降低;随着保温时间的延长,渗碳层厚度和硬度增速由快变缓;当气体比例H₂:C₂H₂=3:1时,渗碳层的厚度和硬度达到最大值。本文还用正交试验的方法研究了气体比例H₂:C₂H₂、离子轰击时间、渗碳时压强等因素对渗碳层硬度和厚度两项指标影响的主次关系,最终得出优化的工艺参数:渗碳温度520℃、气体比例H₂:C₂H₂=1:1、渗碳时压强-0.02 MPa、离子轰击时间20 min。文章还在对用C₂H₂、CO两种不同的气体进行渗碳处理后的渗碳层进行了对比,结果表明:用这两种气体渗碳后都能获得一层厚度均匀的白亮硬化层,但用C₂H₂渗碳气体得到的渗碳层的厚度、表面硬度、耐蚀性等都高于用CO气体渗碳处理的结果。