بررسي اثر فرايند نيتروژن دهي پلاسما بر رفتار خستگي فولاد ابزار سرد كار DIN 1.2210

The effect of plasma nitriding on the fatigue behavior of DIN1.2210 cold work tool steel

در اين پژوهش، تاثير پارامترهاي دما و زمان در فرايند نيتروژن دهي پلاسما بر ريزساختار و رفتار خستگي فولاد ابزار سرد كار DIN 1.2210 كوئنچ و تمپر شده مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور نمونه ها در دماهاي 450 و 550 درجه سانتيگراد به مدت 6 ساعت و در دماي 500 درجه سانتيگراد به مدت 3 و 6 و 9 ساعت در تركيب گاز (70%H2)+(30%N2) نيتروره شدند. كليه نمونه هاي با كمك ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي، دستگاه تست ميكروسختي و آناليز XRD بررسي شدند. استحكام خستگي نمونه هاي كوئنچ و تمپر شده و نيتروره شده با دستگاه تست خستگي چرخشي خمشي تعيين شد. نتايج آزمون خستگي نشان مي دهد كه با افزايش عمق لايه نفوذي، استحكام خستگي فولاد افزايش مي يابد. همچنين با توجه به نتايج آناليز تفرق اشعه ايكس مي توان فهميد كه در سطح كليه نمونه هاي نيتروره شده فازهاي (فرمول در متن اصلي مقاله) تشكيل مي شود كه با افزايش دماي نيتروژن دهي نسبت فاز 'ϒ و ε افزايش مي يابد.

In this research, the effects of plasma nitriding parameters including temperature and time on the microstructures and fatigue strengths of quenched and tempered DIN 1.2210 cold work tool steel were investigated. The microstructures of the base material and nitrided layer were examined in details by optical microscopy and X-ray diffractions. Micro-hardness measurements were used to determine surface hardness and case depth. A rotating bending fatigue test machine was employed to obtain the fatigue strengths. The results indicated that plasma nitriding considerably increases the micro-hardness and fatigue strength depending on the case depth. The maximum fatigue strength was attained for Plasma nitriding of samples at 550 °C for 6 hours which increased the fatigue life by about 67%. It was obtained that, the compound layer of the treated samples consisted of :Fe4N and :Fe3N phases which Proportion of :Fe4N to :Fe3N increased by increasing treatment temperature.