تأثیر هندسه قطعات بر رفتار نیتروژن دهی پلاسمایی به روش معمولی و توری فعال در فولاد گرم کار AISI H13

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 7، دوره 2، شماره 6، بهمن و اسفند 1390، صفحه 85-96   

نویسندگان

کیانوش طاهر خانی^{* 1}؛ فرزاد محبوبی²

¹کارشناسی ارشد مهندسی مواد و متالورژی، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر .

²دکترای مهندسی مواد و متالورژی، دانشیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

تاریخ دریافت: 08 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 08 دی 1394 

چکیده

 این مقاله به تأثیر پارامترهای نیتروژن دهی، فرکانس و چرخه کاری بر قطعات با هندسه پیچیده در دو روش نیتروژن دهی
پلاسمایی معمولی و نیتروژن دهی پلاسمایی با توری فعال میپردازد. در این پژوهش عملیات نیتروژن دهی در دمای
500 °C، چرخههای کاری 80 ،%60 ،%40% و فرکانسهای 8 و 10 کیلو هرتز روی نمونه های شیار دار از جنس AISI H13
با ضخامتهای شیار 10 ،8 ،6 ،4 ،2 میلی متر به مدت 5 ساعت به دو روش معمولی و توری فعال انجام گرفت. تمامی
نمونههای عملیات شده به کمک آزمایشهای متالوگرافی، ریز سختی سنجی، زبری سنجی، میکروسکوپ الکترونی روبشی
(SEM) و آنالیز پراش اشعهی ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آزمایش نشان دادند که زبری و سختی سطح
در هر دو روش با افزایش چرخه کاری زیاد میشود. در روش نیتروژن دهی پلاسمایی معمولی در چرخه کاری 80% و با
ضخامت شیار 2 میلی متر پدیده کاتد توخالی رخ می دهد که منجر به بیش گرمایش نمونه شده و در نتیجه، باعث افزایش
زبری سطح و کاهش سختی سطح میشود. این پدیده در روش نیتروژن دهی پلاسمایی به روش توری فعال رخ نمیدهد.
ریخت شناسی سطح نمونه های نیتروژن پلاسمایی شده به روش معمولی شامل ذرات گل کلمی شکل میباشد. در حالی که
نمونه های نیتروژن دهی پلاسمایی شده به روش توری فعال از ذرات نیتریدی به شکل هگزاگونال با توزیع یکنواخت پوشیده
شدهاند. همچنین، نتایج XRD نشان داد که در هر دو روش نیتروژن دهی پلاسمایی روی کلیه سطوح فازهای ε و ´γ تشکیل
میشود. 

کلیدواژه‌ها

چرخه کاری؛ فرکانس؛ نیتروژن دهی پلاسمایی معمولی؛ نیتروژن دهی پلاسمایی با توری فعال

مراجع

1- M. Karakan, A. Alsaran and A. Celik,"Effects of Various Gas Mixtures on Plasma

Nitriding Behavior of AISI 5140 Steel",Material characteristics, Vol. 49, pp. 241-6,

2003.

2 - B. Y. Jeong and M. H. Kim, "Effects of theProcess Parameters on the Layer Formation

Behavior of Plasma Nitrided Steel", Surfaceand Coatings Technology, Vol. 141, pp. 182-

6, 2001.

3- Goo-Hwan Jeong, Min-Sun Hwang, YongJeong, Myun-Hokim and Chong Lee, "Effectof the Duty Factor on the SurfaceCharacteristics of the Plasma Nitride andDiamond-Like Carbon Coated High-Speed

Steel", Surface and Coatings Technology, Vol.124, pp. 222-227, 2000.

4- G. Nayal, DB. Lewis, M. Lembke and E.Cockremje, "Influence of Sample Geometry on

the Effect of Pulse Plasma Nitriding of M2Steel", Surface and Coatings Technology, Vol.

57, pp. 147, 1999.

5- CZ. Li and T. Bell, "Principals Mechanismsand Applications of Active Screen Plasma

Nitriding", Heat Treatment of Metal, Vol. 30,pp. 1-7, 2003.

6 - J. Gorges, "TC Plasma Nitriding", PlasmaMetal, proceeding of 12th IFHTSE Congress,

Melbourne, Australia, International Federationof Heat Treating and Surface Engineering, Vol.

3, pp. 225-229, 2000.

7- Z. Soltani Asadi and F. Mahboubi, "Effectof Component Geometry on the Plasma

Nitriding Behavior of AISI 4340", Materialsand Design, pp. 1-6, 2011.

8- SH. Ahangarani and F. Mahboubi,AR.Sabour, "Effect of Various Nitriding

Parameters on Active Screen Plasma NitridingBehavior of a Low-Alloy Steel", Vacuum, Vol.

1032, pp. 1-7, 2006.

9- Bong-Yong Jeong and Myung-Ho kim,"Effect of Pulse Frequency and Temperature

on the Nitride Layer and SurfaceCharacteristics of Plasma Nitrided Stainless

Steel", Surface and Coatings Technology, Vol.137, pp. 249-254, 2001.

10- C. Zaho, CX. Li, H. Dong and T. Bell,"Study on the Active Screen Plasma Nitriding

and it is Nitriding Mechanism", Surface andCoatings Technology, Vol. 201, pp. 15-20,

2006.11- SH. Ahangarani, AR. Sabour and F.mahboubi, "Surface Modification of30 Cr Ni

Mo8 Low-Alloy Steel by Active Screen Stepand Conventional Plasma Nitriding Metods",

Surface and Coatings Technology, Vol. 254,pp. 27-35, 2007.

12- A. Nishimoto, K. Nagatsuka, R.Narita, H. Nii and K. Akamatsu, "Effect

of the Distance between Screen andSample on Active Acreen Plasma

Nitriding Properties", Surface andCoatings Technology, Vol. 205, pp. 365-8, 2010.

13- F. Mahboubi, M. Samandi, D. Dunne,A. Bloyce and T. Bell, "Plasma Nitriding

of Microalloyed Steel", Surface andCoatings Technology, Vol. 71, pp. 135-

41, 1995.