اثر نیتروژن‌دهی پلاسمایی بر ریزساختار، سختی و خواص کششی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی AISI 316L

Abstract

هدف از این پژوهش بررسی اثر نیتروژن‌دهی پلاسمایی روی خواص مکانیکی حجمی شامل خواص کششی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی <span style="font-family: Times New Roman;">AISI 316L</span> (علاوه<span style="font-family: Times New Roman;">‌</span>بر خواص سطحی) است. به این منظور خواص کششی فولاد زنگ‌نزن <span style="font-family: Times New Roman;">316L</span> قبل و بعد از نیتروژن‌دهی پلاسمایی بررسی شده است. فرآیند نیتروژن‌دهی پلاسمایی در دو دمای ثابت 450 و <span style="font-family: Times New Roman;">ºC</span>500 با ترکیب گاز <span style="font-family: Times New Roman;">vol.%N₂ </span>25-<span style="font-family: Times New Roman;">vol.%H₂</span>75 به‌مدت 5 ساعت انجام شد. جهت بررسی اثر فرآیند نیتروژن‌دهی پلاسمایی روی خواص کششی، از آزمون کشش ساده با سرعت <span style="font-family: Times New Roman;">mm/min</span> 5 استفاده شد. برای بررسی سختی سطح از آزمون ریزسختی‌سنجی ویکرز با بارهای 50، 100، 300 و 500 گرم‌نیرو استفاده شد. بررسی‌های ریزساختار مقطع عرضی به‌وسیله میکروسکپ الکترونی روبشی و ارزیابی فازی به‌وسیله پراش‌سنج پرتو ایکس انجام شد. تغییرات غلظت نیتروژن در مقطع عرضی به روش نقطه‌ای با استفاده از طیف‌سنجی توزیع انرژی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با انجام فرآیند نیتروژن‌دهی پلاسمایی در دمای <span style="font-family: Times New Roman;">ºC</span>450، استحکام تسلیم از 320 به 340 مگاپاسکال و استحکام کششی از 570 به 595 مگاپاسکال افزایش یافته است. علاوه براین، با افزایش دمای عملیات از 450 به <span style="font-family: Times New Roman;">ºC</span>500، استحکام تسلیم و استحکام کششی به‌ترتیب به 355 و 610 مگاپاسکال رسید. همچنین عملیات نیتروژن‌دهی پلاسمایی در دمای <span style="font-family: Times New Roman;">ºC</span>450 باعث ارتقای سختی سطح فولاد مذکور از 230 به حدود 1000 ویکرز شد. با افزایش دمای فرآیند از 450 به <span style="font-family: Times New Roman;">ºC</span>500، سختی سطح به حدود 1250 ویکرز افزایش یافت. در مجموع، نیتروژن‌دهی پلاسمایی نه تنها خواص سطحی فولاد <span style="font-family: Times New Roman;">AISI316L</span> را بهبود داده است، بلکه خواص حجمی را به میزان قابل‌توجهی ارتقاء داده است.