23613

تأثير عمليات دوتايي سمانتاسيون بسته‌اي و نيتروژن‌دهي پلاسمايي بر خواص سطحي پوشش ايجادشده روي فولاد ساده كربني

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1399

1399/11/15

دكتر منصور سلطانيه

مهندسي مواد و متالورژي

در اين پژوهش نمونه‌هاي فولادي st37 تحت فرايند دومرحله‌اي تيتانيم‌دهي- نيتروژن‌دهي قرار گرفتند. نمونه‌ها در دماي °C1100 به مدت 5 ساعت به روش سمانتاسيون بسته‌اي در مخلوط پودري شامل آلومينا، كلريد آمونيوم و تيتانيم در سه درصد وزني مختلف تيتانيم به ترتيب با درصدهاي وزني 30، 50 و 70 تيتانيم‌دهي و سپس به مدت 6 ساعت در دماي °C530 نيتروژن‌دهي پلاسمايي شدند. تصاوير ميكروسكوپي نوري و ميكروسكوپي الكتروني روبشي نشان مي‌دهد پوشش از دو قسمت لايه فوقاني و لايه نفوذي (لايه تحتاني) تشكيل‌شده است. ضخامت پوشش‌ها در محدوده µm 390 – 335 است. سپس از نمونه‌ها جهت بررسي فازهاي موجود آزمون XRD گرفته شد نتيجه آناليز پراش پرتوي ايكس نشان دهنده تشكيل فاز Fe2Ti روي سطح نمونه بعد از تيتانيم‌دهي در درصد وزني پايين تيتانيم موجود در فرايند سمانتاسيون بسته‌اي و تبديل آن به فاز FeTi بعد از افزايش درصد وزني تيتانيم و تشكيل فاز TiN بعد از عمليات نيتروژن‌دهي بود. سپس روي نمونه‌ خام و داراي پوشش يك مرحله‌اي و پوشش دومرحله‌اي با 70 درصد تيتانيم آزمون خوردگي انجام شد. پتانسيل خوردگي نمونه داراي پوشش نفوذي تيتانيم نسبت به نمونه خام به اندازه mV 230 و نمونه داراي پوشش دو مرحله‌اي تيتانيم دهي- نيتروژن دهي شده نسبت به نمونه خام به اندازه mV 270 افزايش يافته است. همچنين در نمونه داراي پوشش تك‌مرحله‌اي جريان خوردگي نسبت به نمونه خام به اندازه µA 6 و در نمونه داراي پوشش دو مرحله‌اي جريان خوردگي نسبت به نمونه خام به اندازه µA 10 كاهش داشته است به‌ طوري كه ايجاد لايه پسيو و همچنين حضور تيتانيم در مرزدانه فولاد به‌عنوان تثبيت‌كننده باعث بهبود خواص خوردگي شده است.

1399/12/26

The effect of duplex treatment via packing cementation and plasma nitriding on the surface properties of the coating on plain carbon steel

2/4/2022 12:00:00 AM

In this study, st37 steel samples were subjected to a two-stage titanium-nitriding process. Samples were delivered at 1100 ° C for 5 hours by pack cementation in a powder mixture containing alumina, ammonium chloride and titanium in three different weight percentages of titanium at 30, 50 and 70% titanium weights, respectively, and then for 6 hours at 530 ° C. Were plasma nitrided. Optical microscopy and scanning electron microscopy images show that the coating consists of two parts, the upper layer and the penetrating layer (lower layer). The thickness of the coatings is in the range of 390-335 .µm. Then XRD test was taken from the samples to check the existing phases. The result of X-ray diffraction analysis shows the formation of Fe2Ti phase on the sample surface after titanium in the low weight percentage of titanium in the pack cementation process and its conversion to FeTi phase after increasing the weight percentage of titanium. The formation of TiN phase was after nitriding operation. Then a corrosion test was performed on the raw sample with one-stage coating and two-stage coating with 70% titanium. The corrosion potential of the sample with titanium penetration coating increased by 230 mV compared to the raw sample and the sample with two-stage titanium-nitrogen coating covered increased by 270 mV relative to the raw sample. Also, in the sample with single-stage coating, the corrosion current decreased by 6 µA compared to the raw sample, and in the sample with two-stage coating, the corrosion flow decreased by 10 µA compared to the raw sample, so that the passive layer and the presence of titanium in the steel grain boundary Stabilizer improves corrosion properties.

نيتريد تيتانيم , عمليات نفوذي دو مرحله اي , سمانتاسيون بسته اي , نيتروژن دهي پلاسمايي