بررسي خواص سطحي و سايشي پوشش نيتريدي ايجاد شده بر روي فولاد ابزار گرم كار H11 در روش نيتروژن دهي پلاسمايي پالسي

Investigation nitride coating surface properties and wear on the hot work tool steel AISI H11 in the method pulsed plasma nitriding

این مقاله به بررسی تاثیر پارامتر های مهم نیتروژن دهی پلاسمایی بر روی قطعات هندسه های متفاوت می پردازد. نمونه های تهیه شده با ابعاد هندسی متفاوت تحت اتمسفر حاویN2 %80- H2 %20، در دمایC ̊ 520، در چرخه های كاری 30%، 50% و80% و فركانس 10 كیلوهرتز به مدت 6 ساعت نیتروژن دهی پلاسمایی شدند. سپس خواص سطحی و سایشی توسط آزمایشات SEM، ریزسختی سنجی و زبری سنجی و اندازه گیری سایش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشات نشان داد كه سطح كلیه نمونه های نیتروژن دهی پلاسمایی شده بوسیله ذرات نیتریدی گل كلمی شكل پوشیده شده است. تشكیل این ذارات نیتریدی گل كلمی شكل ناشی از كندو پاش سطح طی فرایند می باشد. با افزایش پهنای شیار و چرخه كاری، زبری سطوح افزایش می یابد. هم چنین ریز سختی سطح با افزایش پهنای شیار و چرخه كاری افزایش می یابد كه علت آن افزایش در صد رسوبات نیتریدی تشكیل شده در سطح می باشد. اثر پدیده كاتد توخالی در شیار 2 میلی متر و چرخه كاری80% در روش نیتروژن دهی پلاسمایی معمولی (CPN) اتفاق می افتد. كه این امر موجب بیش گرمایش نمونه ها شده و باعث افزایش زبری و كاهش سختی سطح می شود. پس از اعمال فرایند نیتروژن دهی پلاسمایی، نتایج آزمایش سایش پین روی دیسك نشان داد كه پوشش های نیتریدی تشكیل شده از مقاومت به سایش بهتری نسبت نمونه مرجع اولیه قبل از عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی برخوردار بوده است.

In this research, the effects of plasma nitriding parameters investigated on samples with different geometry. Samples were prepared were nitrided under the atmosphere content of 20%H2-80%N2, at the temperature of 520 c, the duty cycles of 30%, 50%, 80% and with frequencies of 10 kHz for 6 hours. Then the property of grooves surfaces investigate by experiments of the SEM, Roughness and Micro Hardness measurement. The results of the experiments showed that the surface of the plasma nitriding samples are covered by cauliflower form of particles that formation of this particles in plasma nitriding samples are due to sputtering of the surface during the process. With increasing thickness of the groove, frequency and duty cycle, roughness of surfaces raise. Also micro hardness rise with increasing the thickness of the groove and duty cycle resulting from the increase in percent of deposition particle nitride. The Hollow cathode phenomena occurred in sample with 2mm groove and 80% duty cycle in CPN. This will result in over heating of the sample which leads to a decrease hardness of the surface and an increasing in the Roughness of the surface. Then after the process plasma nitriding, the results of the pin on disk wear test showed that the nitrides coating have wear resistance better than the reference sample before treatment plasma nitriding.