بررسی اثر تغییر پارامترهای توری فعال بر روی خواص سایشی فولاد aisi h13 در طی عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی به روش توری فعال

در این پژوهش تغییر پارامترهای توری فعال شامل قطر چشمه ها، ابعاد توری ها، ارتفاع نمونه ها از درب توری و جنس توری برروی ریز ساختار و خواص سایشی فولاد aisi h13 در طی نیتروژن دهی پلاسمایی به روش توری فعال بررسی شد. بدین منظور از توری های فولادی با قطر چشمه های 4، 6 و 8 میلیمتر برای بررسی اثر قطر توری ها و توری هایی با ابعاد کوچک ، متوسط و بزرگ برای بررسی ابعاد توری در نیتروژن دهی فولاد مورد ذکر استفاده گردید. برای بررسی امکان نیتراسیون قطعات بزرگ صنعتی به روش توری فعال نمونه هایی با فواصل 10،20،40 و80 میلیمتر از درب توری بزرگ نیتروژن دهی گردیدند. جهت بررسی امکان ایجاد پوشش های مقاوم به سایش به جای لایه سفید معمول ازتوری هایی با جنس های متفاوت تیتانیوم ، آلومینیوم و کرم برای نیتروژن دهی نمونه ها استفاده گردید. نیتروژن دهی با استفاده از دستگاه نیتروژن دهی پلاسمایی دیواره سرد، با جریان پالسی با فرکانس khz 10و درصد چرخه کاری %70 در دمای ?c 500 مدت 4 ساعت انجام گرفت. سطح نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی گردید. بعد از شناسایی فازهای لایه های سطحی با تفرق اشعه ی x ، سطح مقطع نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی و ریز سختی سنجی مطالعه گردید. با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی مورفولوژی سطح با تغییر قطر چشمه ها بررسی شد. برای بررسی نتایج مقاومت به سایش و تاثیر پارامتر های مورد ذکر، از آزمایش سایش پین روی دیسک استفاده شد. در کل مقاومت به سایش نمونه ها با نیتروژن دهی پلاسمایی افزایش یافت. مطالعه ی تاثیر قطر چشمه ها حاکی از آن بود که ضخامت لایه نفوذی تا حد زیادی مستقل از قطر چشمه ها است. زبری سطح نمونه ها در مقیاس میکروسکوپی با افزایش قطر چشمه ها افزایش یافت. با افزایش ابعاد توری ها میزان ضخامت لایه سفید و ضخامت لایه نفوذی و سختی در عمق یکسان نمونه ها کاهش یافته و به دنبال آن مقاومت به سایش نمونه ها کاهش پیدا کرد. با افزایش فاصله نمونه ها از درب توری ضخامت لایه ترکیبی و لایه نفوذی و سختی در عمق یکسان کاهش چشمگیری داشته و برای نمونه ی با فاصله 80 میلیمتر مقاومت به سایش نسبت به دیگر نمونه افت فاحشی نشان داد. ضخامت لایه ترکیبی درنمونه با فاصله 20 میلیمتر از این قاعده مستثنی بوده و بیشترین ضخامت لایه سفید مربوط به این نمونه است. این امر به عنوان یکی از محدودیت های روش توری فعال برای نیتروژن دهی قالب های بزرگ با ارتفاع زیاد به جهت غیر یکنواختی درخواص سایشی و سختی معرفی گشت. نتایج حاصل از تغییر جنس توری ها موجب ایجاد لایه هایی با جنس متفاوت نسبت به هنگام استفاده از توری فولادی گردید. مشاهده شد که لایه نفوذی در زیر این لایه با ضخامت یکسان نسبت به استفاده از توری فولادی وجود دارد. نمونه ای که در زیر توری تیتانیوم نیتروژن دهی شده است، بیشترین سختی را داشت. نتایج مقاومت به سایش نمونه ها حاکی از افزایش چشمگیر مقاومت سایشی این نمونه ها به واسطه تشکیل ترکیباتی چون tin، aln و crn است. یافته های این پژوهش حاکی از ایجاد لایه های ترکیبی مفید به جای لایه های مضر معمول در نیتراسیون پلاسمایی است.