بررسي شكست لايه هاي سمنتيت در نيتروژن دهي پلاسمايي فولاد CK45

Investigation of Cementite layers breaking in plasma nitriding of CK45 steel

نيتروژن دهي پلاسمايي، عملياتي ترموشيميايي است كه علاوه بر بهبود خواص سطحي باعث تغيير تركيب شيميايي لايه هاي سمنتيت مي شود. در اين تحقيق احتمال حذف يا شكسته شدن لايه هاي سمنتيت در اثر نفوذ نيتروژن به داخل فولاد CK45 مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور در ابتدا نمونه هاي تهيه شده از اين فولاد تحت عمليات حرارتي آنيل در دماهاي 800، 820، 840، 860، 880 و 900 درجه سانتي گراد قرار گرفته و سپس با استفاده از پلاسماي DC، نيتروژن دهي شدند. نمونه هاي متالوگرافي شده با استفاده از ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و آناليز پراش X مورد مطالعه ريزساختاري قرار گرفتند. ازطرفي، فازهاي پايدار تشكيل شده در حين نيتروژن دهي پلاسمايي با استفاده از محاسبات ترموديناميكي تعيين شدند. نتايج حاصل از محاسبات ترموديناميكي، نتايج تجربي را تاييد كرده و نشان مي دهند كه نفوذ نيتروژن به لايه-هاي سمنتيت باعث شكست اين لايه ها و تبديل آنها به (Fe4N)?? مي شود.

Plasma nitriding is a thermochemical treatment that not only improves the surface properties, but also changes the chemical composition of cementite layers. In the present research, decomposition or breaking of the cementite layers has been investigated as a result of nitrogen diffusion into CK45 steel. Initially, CK45 samples were annealed at different temperatures i.e. 800, 820, 840, 860, 880 and 900 ?C, and then heat treated samples were exposed to DC plasma nitriding treatment. Optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction were utilized for the microstructural evaluation of samples. Thermodynamic parameters were calculated for evaluation of stable phases formed during the plasma nitriding process. Thermodynamic calculations confirm the practical results. It shows that nitrogen diffusion breaks down cementite layers and converts them to ?? (Fe4N).