مشخصه‌یابی و مقایسه ساختار سطحی فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی AISI 304L ریزدانه و فوق‌ریزدانه پس از فرآیند نیتروژن‌دهی پلاسمایی

Abstract

در این پژوهش اثر کاهش اندازه دانه از ابعاد ریزدانه به ابعاد فوق‌ریزدانه بر ضخامت لایه‌ نیتریدی و فازهای تشکیل شده پس از فرآیند نیتروژن‌دهی پلاسمایی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی AISI 304L بررسی شده است. به این منظور، ابتدا با استفاده از فرآیند نورد سرد و آنیل بازگشتی ساختار مارتنزیتی ناشی از کرنش، نمونه‌هایی با اندازه دانه‌های ریزدانه (11 میکرومتر) و فوق‌ریزدانه (135 نانومتر) ایجاد شد. نمونه‌های تهیه شده در دمای 450 درجه سانتی‌گراد، به مدت 5 ساعت و با استفاده از ترکیب گاز نیتروژن و هیدروژن با نسبت حجمی یک به سه تحت عملیات نیتروژن‌دهی پلاسمایی قرار گرفتند. از میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت بررسی اندازه دانه و ضخامت لایه نیتریدی و از روش پراش‌سنجی پرتو ایکس برای بررسی فازهای ایجادشده استفاده شد. نتایج بررسی‌ها نشان داد کاهش اندازه دانه از ابعاد ریزدانه به فوق‌ریزدانه موجب افزایش ضخامت لایه نیتریدی از حدود 6/4 به حدود 6/10 میکرومتر شده است. در نمونه‌ فوق‌ریزدانه علاوه بر تشکیل لایه نیتریدی ضخیم‌تر و رسوبات نیترید کروم بیش‌تر، به دلیل وجود مارتنزیت باقیمانده در ساختار رسوبات نیترید آهن '- Fe₄Nγ نیز تشکیل شده است.