بررسی تاثیر پارامترهای دما و زمان نیتروژن‌دهی پلاسمایی بر ریزساختار، عمق نفوذ نیتروژن و سختی فولاد قالب پلاستیک 20 P

نیتروژن‌دهی پلاسمایی موجب اصلاح لایه‌های سطحی و بهبود عمر مفید فولادهای قالب تزریق پلاستیک می‌شود. در این پژوهش نمونه‌هایی  از جنس فولاد قالب تزریق پلاستیک20P در سه دمای 450، 500 و 550 درجه سانتیگراد و چهار زمان 5/2، 5، 5/7 و 10 ساعت و ترکیب گاز   %H2 25 %N2 -75 با استفاده از دستگاه نیتروژن‌دهی پلاسمایی پالسی جریان مستقیم در مقیاس نیمه‌صنعتی نیتروژن‌دهی شدند. بررسی متالوگرافی نمونه‌ها، توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی و تشخیص فازهای تشکیل شده در سطح به وسیله آنالیز تفرق اشعه ایکس انجام شد. همچنین تغییرات ریزسختی از سطح به عمق نمونه‌ها اندازه‌گیری شد. نتایج نشان‌دهنده افزایش عمق و سختی لایه نیتریدی با افزایش پارامترهای دما و زمان نیتروژن‌دهی بود. مطابق با نتایج SEM در دماها و زمان‌های پایین، فصل مشترک لایه ترکیبی و منطقه نفوذی ناهموار و متشکل از تیغه‌های کاربونیتریدی بود که در جهت‌های مرجح رشد یافته بودند، اما با افزایش دما فصل مشترک هموارتر شد. نتایج آنالیز EDS از این منطقه نشان داد که در نیتروژن‌دهی پلاسمایی فولاد 20P نفوذ کربن به سمت سطح و نفوذ نیتروژن به سمت عمق روی داده است. مطابق با نتایج XRD فاز نیترید اپسیلن به عنوان فاز نیتریدی غالب در همه شرایط زمانی و دمایی انجام فرآیند تشکیل شده است.