در چند سال اخیر اکسی نیتراسیون به عنوان روشی برای سخت کردن سطحی مورد توجه قرار گرفته و جایگزین روش های مشابه دیگر مانند کروم سخت شده است. از مزایای این روش می توان به سادگی فرایند, آلودگی زیست محیطی کمتر, دقت ابعادی آن و... اشاره نمود. برای انجام اکسی نیتراسیون روش های مختلفی وجود دارد, از جمله می توان به روش گازی, مایع, پلاسما و جامد اشاره نمود. در این پروژه اکسی نیتراسیون در حمام نمک بر روی فولاد سوپاپ مارتنزیتی 4718/1 انجام شده است. نیتراسیون در چهار دمای 500, 540, 580 و600 درجه سانتیگراد و چهار زمان 2, 4, 5 و 6 ساعت انجام گرفت. سپس اکسیداسیون نیز در سه دمای 375, 400 و 425 درجه سانتیگراد در چهار زمان 5, 15, 30 و 45 دقیقه بر روی نمونه های که نیتراسیون شده بودند, انجام شد.بعد از آماده سازی نمونه و انجام نیتراسیون و اکسیداسیون, تاثیر هر یک از پارامترهای دما و زمان با انجام آزمایشات سختی سنجی, ضخامت سنجی و خوردگی مورد بررسی قرار گرفت. در انتها نیز لایه تشکیل شده در هر یک از فرایندهای نیتراسیون و اکسیداسیون به وسیله میکروسکوپ نوری و دستگاه تفرق پرتوی x مورد بررسی قرار گرفت.با توجه به نتایج حاصل مشاهده شد که تاثیر اصلی اکسیداسیون افزایش مقاومت در برابر خوردگی است و تغییر سختی بر اثر اکسیداسیون مشاهده نشد. افزایش دما و زمان نیتراسیون موجب افزایش سختی می گردد ولی این افزایش تا 1100hv روی می دهد و اگر مجددا" دما یا زمان افزایش یابد. موجب افزایش ضخامت لایه ترکیبی می گردد و دیگر سختی را افزایش نمی دهد.در این پروژه با تغییر دمای اکسیداسیون تغییر خاصی در نتایج ریز سختی سنجی و مقاومت به خوردگی دیده نشد. البته با تغییر زمان اکسیداسیون نیز تغییر کمی مشاهده شد.

آبکاری الکتریکی یکی از روش های مناسب جهت همرسوبی ذرات می باشد که در دهه های اخیر مورد توجه محققین قرارگرفته است. تحقیقات زیادی جهت جایگزینی پوشش های کامپوزیتی نیکل بجای پوشش های کرم انجام گرفته است. در این تحقیق پوشش های نیکل خالص و کامپوزیتی نیکل-کاربید سیلیسیم( با ابعاد nm40) با استفاده از جریان های مستقیم و پالسی با استفاده از حمام سولفاماتی بدست آورده شده است. تاثیر پارامترهایی همچون غلظت ذرات sic، دانسیته جریان، فرکانس، درصد زمان روشنایی، شکل موج بر روی مورفولوژی سطحی، زبری سطحی، مقدار همرسوبی ذرات sic و میکروسختی پوشش ها بررسی شد. همچنین رفتار سایشی و خوردگی پوشش های کامپوزیتی و نیکل خالص در حالت های جریان مستقیم و پالسی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین الگوی پراش اشعه x پوشش های کامپوزیتی و نیکل خالص تحت جریان پالسی و مستقیم مورد بررسی قرار گرفته شد. مطابق با نتایج افزایش غلظت ذرات منجر به افزایش مقدار همرسوبی و افزایش میکروسختی شد و افزایش دانسیته جریان منجر به ریزدانه شدن ساختار و افزایش میکروسختی و افزایش مقدار همرسوبی تا دانسیته جریان 2-a.dm6 شد. افزایش فرکانس منجر به جذب انتخابی ذرات و کاهش مقدار همرسوبی شد و کاهش درصد زمان روشنایی منجر به ریز دانه شدن ساختار و افزایش مقدار میکروسختی و افزایش مقدار همرسوبی تا درصد زمان روشنایی30% شد. تغییر شکل موج به ترتیب از مربعی به سینوسی، مثلثی، دندانه اره ای منجر به کاهش مقدار همرسوبی و ریزدانه شدن ساختار و افزایش میکروسختی شد. همچنین تغییر نوع جریان از مستقیم به پالسی منجر به ریزدانه شدن ساختار، افزایش مقدار همرسوبی، افزایش میکروسختی و افزایش ضریب نسبی بافت (111) شد و منجر به افزایش مقاومت به سایش و خوردگی شد. همچنین پوشش های کامپوزیتی نسبت به پوشش های نیکل خالص مقاومت به سایش و خوردگی بالایی داشتند.

خوردگی یکی از عوامل تخریب سازه ها و قطعات فلزی و از نظر اقتصادی عامل هزینه بری است. یکی از روش های مهندسی مقابله با خوردگی، ایجاد پوشش هایی با مقاومت به خوردگی بالا بر سطح مورد نظر است. در این میان فلز روی به دلیل خواص الکتروشیمیایی آن در مقایسه با فولاد و نیز ویژگی محصولات خوردگی آن، برای این منظور اهمیت ویژه ای دارد. یکی از روش های پوشش دهی روی، پوشش دهی به روش نفوذ در حالت جامد است که دارای برتری هایی هم از نظر مهندسی سطح و خوردگی و هم از نظر اقتصادی و زیست محیطی نسبت به سایر روش های پوشش کاری روی است. در این پژوهش، ایجاد پوشش روی به وسیله نفوذ از پودر فرآیند به سطح نمونه های فولادی st37 در دو حالت ثابت و چرخشی انجام گرفت. بررسی های سطحی به کمک پراش اشعه x و مشاهدات ریزساختاری توسط میکروسکوپهای نوری و sem صورت گرفت. برای مطالعه مقاومت به خوردگی پوشش های ایجاد شده، از آزمون پتانسیو استات در محلول 3.5 wt.% nacl استفاده شد. کمترین نرخ خوردگی مربوط به نمونه پوشش دهی شده با پودر 80 درصد روی و 20 درصد اکسید کروم با نرخ خوردگی 513/ میلی متر در سال است. این در شرایطی است که نرخ خوردگی نمونه بدون پوشش 386/ میلی متر در سال می باشد. بهترین نتایج حاکی از این است که پودر حاوی 95 درصد روی و 5 درصد اکسید کروم، در دمای 10±375 درجه سانتی گراد و به مدت زمان 3-2 ساعت، پوششی با بیشترین مقاومت خوردگی برابر با 015/ میلی متر در سال را ایجاد می نماید. هم چنین در هر دو حالت چرخشی و ثابت پوشش تشکیل می شود ولی پوشش تشکیل شده در حالت چرخشی از ضخامت و تنوع فازی بین فلزی بیشتری برخوردار است. بیشترین ضخامت پوشش تشکیل شده در حالت چرخشی با تنوع فازی گاما، دلتا و زتا 85 میکرون و بیشترین ضخامت تشکیل شده در حالت ثابت با تنوع فازی گاما و زتا 50 میکرون می باشد.

پس از سال 2003 میلادی که تاثیر ایجاد نانوکریستال ها بر فرایند نیتراسیون توسط تونگ و همکارانش مورد بررسی اولیه قرار گرفت، بسیاری از محققان به تحقیق در این زمینه پرداخته اند و هم چنان تحقیقات در این زمینه ادامه دارد. تاثیر ایجاد نانوکریستال ها بر فرایند نیتراسیون مایع تا کنون مورد بررسی قرار نگرفته است. هدف از انجام این پروژه بررسی این مورد است. برای این کار با استفاده از ماسه پاشی در زمان های مختلف 5، 10، 20 و 30 دقیقه و آنیل، در سطح دو نوع فولاد st12 و فولاد ضد زنگ آستنیتی aisi 304 نانوکریستالها ایجاد شدند. این نانوکریستال های ایجاد شده با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (afm)، پراش اشعه ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، سختی سنجی ویکرز و آزمایش های خوردگی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج تشکیل نانوکریستال های با اندازه دانه متفاوت از nm 15 تاnm 27 در فولاد ضد زنگ آستنیتی 304 aisi و از nm 40 تاnm 80 در فولادst 12 (با توجه به زمان فرایند ماسه پاشی)، هم چنین افزایش سختی تا چندین برابر و ایجاد نوعی گرادیان اندازه دانه از سطح به عمق را نشان می داد. در مرحله بعدی نانوکریستال های حاصل در زمان های 2، 4 و6 ساعت و دماهای 0c 480, 0c520 و 0c570 مورد نیتراسیون مایع قرار گرفتند. نمونه ها پس از نیتراسیون با استفاده از پراش اشعه ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، سختی سنجی ویکرز، آزمایشات خوردگی و زبری سنجی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دهنده افزایش سختی، افزایش ضخامت لایه نیتراته وتشکیل بیشتر فاز (?)fe3n در مواد نانوکریستال در مقایسه با مواد درشت دانه (میکرومتری)می باشد. هم چنین تشکیل بیش تر نیترید کروم در نمونه های نانوکریستال فولاد ضد زنگ آستنیتی 304 aisi و افزایش زبری سطح، در مقایسه با مواد درشت دانه (میکرومتری) مشاهده شد.

مطالعه بر روی ساختار و خواص مواد نانوساختار به دلیل ویژگی های منحصر به فرد فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی شان در سالهای اخیر موضوع بسیاری از پژوهش های علمی و صنعتی بوده است. یکی از تکنیک های تولید مواد نانوساختار استفاده از روش های تغییر فرم پلاستیک شدید سطحی (sspd) است. در پژوهش حاضر روش ماسه پاشی و آنیل به عنوان روش اختصاصی جهت ایجاد نانو ساختار سطحی در فولاد کم کربن st12 به کار رفته است. پس از انجام فرایند، تاثیر ایجاد نانو ساختارهای سطحی بر روی فرایندهای نیتراسیون مایع و همچنین آبکاری کروم سخت همراه با نیتراسیون بعدی به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان داده اند وجود یک لایه نانوساختار سطحی بر روی فولاد با اندازه ذرات کم تر از 40mm منجر به افزایش سختی، زبری و نیز بهبود مقاومت به خوردگی در فولاد شده است. همچنین انجام فرایند نیتراسیون در حمام نمک مذاب بر روی نمونه های درشت دانه و نانوساختار در شرایط یکسان دما و زمان (دما 520 و 570 درجه سانتی گراد و زمان 2، 4 و 6 ساعت) باعث افزایش میزان فاز fe3n(?)، افزایش قابل توجه میزان سختی و ضخامت لایه ترکیبی، بهبود مقاومت به خوردگی و کاهش میزان زبری سطح پس از انجام فرایند در نمونه های نانوساختار گردیده است. ایجاد پوشش کروم سخت و نیتراسیون بعدی (در دمای 480 و 520 درجه سانتی گراد و زمان 4 و 8 ساعت) نیز کاهش میزان ترک های سطح نمونه و افزایش میزان سختی را در نمونه نانوساختار نشان داده است. علاوه بر آن مقاومت به خوردگی نمونه نانوساختار نسبت به درشت دانه پس از فرایند آبکاری و نیتراسیون افزایش یافته است.