بررسی رفتار تریبولوژیکی فولاد ساده کربنی CK45 نیتروکربوره شده به روش پلاسمای الکترولیتی

Abstract

فولادهای ساده کربنی بعنوان یکی از پرکاربردترین مواد مهندسی، باوجود ویژگی‌های مطلوبی مانند استحکام و چقرمگی بالا، قابلیت ماشین‌کاری و هزینه‌های کاربردی پایین، نقاط ضعفی همچون مقاومت سایشی نسبتاً پایینی دارند. در بین روشهای مختلفی که برای پوشش‌دهی سطح فلزات بکار می‌روند، فرایند نیتروکربوراسیون به دلیل دمای پایین، زمان کوتاه و نیز پایداری ابعادی قطعه مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش فرایند نیتروکربوراسیون به روش پلاسمای الکترولیتی در الکترولیت حاوی اوره و کربنات سدیم در ولتاژ 380 ولت و در زمانهای 5، 10 و 20 دقیقه انجام گرفت. به منظور بررسی اثر زمان پوشش‌دهی روی خواص لایه تولیدی از آنالیز پراش پرتوایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. در ادامه نیز سختی سطحی و نیز رفتار سایشی این پوششها با آزمون توپ روی دیسک (Ball on disc) بررسی گردید. نتایج نشان داد که اعمال پوشش نیتروکربوره سبب بهبود رفتار تریبولوژی نسبت به نمونه بدون پوشش گردید. همچنین نمونه پوشش داده شده در زمان 20 دقیقه، با ضخامت µm 20، سختی 896 ویکرز و میانیگین قطر حفرات µm 55/4، بهترین رفتار تریبولوژیکی (یعنی کمترین ضریب اصطکاک: 32/0 و نیز کمترین کاهش وزن) را از خود نشان داد که در مقایسه با نمونه‌های تهیه شده در زمان­های 5 و 10 دقیقه، مقدار زبری سطحی را تا 47/0 (حدود 2 برابر) افزایش داد، درحالی­که کاهش وزن این پوشش پس از صد متر سایش در مقایسه با دیگر نمونه‌ها، تنها حدود 14% درصد کاهش یافت.