تاثیر فرکانس و چرخه‌کاری در نیتراسیون پلاسمایی بر خواص سطحی فولاد گرم کار AISI H13

Abstract

این مقاله به بررسی تأثیر پارامتر های نیتروژن دهی پلاسمایی شامل فرکانس و چرخه‌کاری (Duty Cycle) بر قطعات با شیار های مختلف می‌پردازد. نمونه‌ها با اتصال یک بلوک فلزی دارای شیار های منظم با ضخامت‌های 2، 4، 6، 8 و 10 میلی متر، پهنای 20 میلی متر و عمق 40 میلی متر به یک تسمه فولادی از جنس 2344/1DIN فولاد گرم کار به ابعاد 30×40×60 میلی متر مکعب تهیه شده‌اند. سپس نمونه های تهیه شده تحت اتمسفر حاوی N2 %25-H2 %75، در دمایC ̊ 500، در چرخه های کاری 40%، 60% و 80% و فرکانس‌های 8 و 10 کیلوهرتز به مدت 5 ساعت نیتروژن‌دهی پلاسمایی شد. سپس خواص سطوح شیارها توسط آزمایشات SEM، XRD، ریز سختی سنجی و زبری‌سنجی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشات نشان داد که سطح کلیه نمونه های نیتروژن‌دهی پلاسمایی شده به وسیله ذرات نیتریدی گل کلمی شکل پوشیده شده است. تشکیل این ذارات نیتریدی گل کلمی شکل ناشی از کندوپاش سطح طی فرآیند است. با افزایش ضخامت شیار، فرکانس و چرخه کاری، زبری سطوح افزایش می‌یابد. همچنین ریز سختی سطح با افزایش ضخامت شیار و چرخه کاری افزایش می‌یابد که علت آن افزایش در صد رسوبات نیتریدی تشکیل شده در سطح می‌باشد. اثر پدیده کاتد توخالی در شیار 2 میلی‌متر و چرخه کاری80% در روش نیتروژن‌دهی پلاسمایی معمولی (CPN) اتفاق می‌افتد که این امر موجب بیش گرمایش نمونه‌ها شده و باعث افزایش زبری و کاهش سختی سطح می‌شود. نتایج آنالیز تفرق اشعه ایکس نشان داد که در سطح کلیه نمونه‌ها فازهای: Fe4N ΄γ و ε: Fe2-3N تشکیل می‌شود. کاهش چرخه کاری و افزایش ضخامت شیارها باعث افزایش نسبت فاز ε به ΄γ می‌شود.