مواد و ساخت پیشرفته

فولادهای ضد زنگ آستنیتی به دلیل مقاومت خوب در برابر خوردگی و مقاومت در برابر اکسیداسیون، به طور گسترده­ای در صنایع هواپیمایی، هوافضا، حمل و نقل، مواد شیمیایی و سایر زمینه­ ها مورد استفاده قرار می ­گیرند. با این حال، سختی کم و مقاومت ضعیف در برابر سایش، کاربردهای بالقوه وسیع­تر آنها را محدود می­ کند. بنابراین، اصلاح سطح برای بهبود خواص سطحی فولادهای زنگ نزن آستنیتی ضروری است و می­تواند کاربردهای آنها را گسترش دهد.

فناوری نیتراسیون پلاسمایی، نوعی اصلاح سطحی است که به طور گسترده برای فلزات برای بهبود سختی و مقاومت در برابر سایش استفاده می ­شود. متأسفانه، نیتراسیون پلاسمایی برای فولاد ضد زنگ در دمای بالاتر از 450 درجه سانتیگراد معمولاً با رسوب نیتریدهای کروم همراه است، که منجر به کاهش خواص مقاومت خوردگی می­شود.

بنابراین، جلوگیری از تشکیل نیتریدهای کروم در طول نیتراسیون پلاسمایی برای حفظ مقاومت خوردگی فولادهای ضد زنگ بسیار مهم است. گزارش شده است که یک آستنیت فوق اشباع نیتروژن، که فاز S نیز نامیده می­شود­، بدون رسوب نیتریدهای کروم و در نتیجه کاهش خواص مقاومت به خوردگی، می ­تواند در دمای نیتروژن کمتر از 450 درجه سانتی گراد تشکیل شود.  ولی متأسفانه، کارایی نیتراسیون پلاسمایی در این دمای پایین بسیار پایین­تر است، که منجر به مدت زمان طولانی برای بدست آوردن ضخامت مناسب لایه نیترید می­شود و در نتیجه منجر به بازده بسیار پایین تولید می­شود.

بر اساس جدیدترین تحقیقات، به منظور افزایش بازده نیتراسیون پلاسمایی و بهبود سختی و مقاومت در برابر سایش فولاد ضد زنگ آستنیتی 316L، تغییر شکل شدید پلاستیک قبل از نیتراسیون پلاسمایی اتخاذ شده است. در این بررسی ­ها، ریزساختار، اجزای فاز، سختی و مقاومت در برابر سایش پس از نیتراسیون پلاسمایی توسط میکروسکوپ متالوگرافی، پراش سنج اشعه ایکس، دستگاه اندازه ­گیری سختی و تست اصطکاک و سایش اندازه ­گیری شده است.

نتایج نشان داده است که تغییر شکل شدید پلاستیک تأثیر قابل توجهی بر بازده نیتراسیون پلاسمایی دارد. تحت پارامترهای نیتراسیون پلاسما در 420 درجه سانتی گراد و 4 ساعت، ضخامت لایه نیتراسیون از 6.36 میکرومتر به 14.10 میکرومتر افزایش می­یابد، که با تغییر شکل شدید پلاستیک بیش از دو برابر ضخیم تر می ­شود.

نتایج XRD نشان داده است که با تغییر شکل شدید پلاستیک، لایه نیتریدینگ از فاز S تشکیل شده است وسختی سطح از 990HV به 1110 HV و با شیب متوسط سختی در سطح مقطع بهبود یافته است و مهم­تر از همه اینکه مقاومت در برابر سایش بسیار افزایش یافته است.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2238785421009108