فولاد 1020-تشکیل لایۀ کاربید کروم بر روی سطح فولاد AISI 1020 کربن داده شده

فولاد 1020

تشکیل لایۀ کاربید کروم بر روی سطح فولاد 1020 AISI کربن. مورد قرار گیری با استفاده از روش نفوذ فعال حرارتی (TRD) و بررسی سینتیک آن

خصوصیات لایه کاربیدی که بر روی فلزات و آلیاژها از طریق روش نفوذ فعال حرارتی (TRD) به وجود می آید. شامل مقاومت به سایش، اکسیداسیون، خوردگی و نیز افزایش سختی سطح آنها می باشد. در تحقیق حاضر، سینتیک تشکیل لایه کاربید کروم بر روی فولاد AISI 1020 کربن می دهند که با استفاده از روش حمام نمک مذاب. در دمای 900، 1000 و 1100ºC به مدت 3 تا 9 ساعت مورد مطالعه قرار گرفت.

با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، حضور فاز Cr7C3 بر روی سطح فولاد تأیید شد. نتایج حاصل از مشاهدات سطح مقطع نمونه ها. با استفاده از تصاویر حاصل از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (SEM)، نشان داد. که یک لایه کاربید کروم پیوسته و نسبتاً یکنواخت بر روی سطح فولاد متشکل است. میکروسختی سطح فولاد پوشش داده شده در محدوده 1321-530 ویکرز (با نیروی 200 گرم) به دست آمد.

بررسی سینتیکی لایه کاربیدی نشان داد. که یک رابطه سهمی شکل بین ضخامت لایه کاربیدی و زمان غوطه وری نمون ها در حمام نمک مذاب وجود دارد. همچنین بر این، انرژی فعال سازی لازم برای این فرآیند برابر با Kj/mol 97/78 حاصل شد. برای پیش بینی ضخامت لایۀ کاربیدی و میکروسختی سطح فولاد از طریق پارامترهاهی فرآیند، نمودارهای ایزوضخامت و ایزوسختی پیشنهاد گردید. همچنین امکان استفاده از یک سری روابط ریاضی برای پیش بینی ضخامت لایه کاربیدی و میکروسختی سطح بررسی گردید.

امروزه فرآیندهای تولید برای بهبود کارآیی قطعات صنعتی با سرعت بالایی در حال پیشرفت می باشند. به نحوی که این قطعات دارای پایداری ابعادی مناسب، استحکام مکانیکی زیاد، به همراه خواص سایشی و خوردگی عالی باشند. یکی از روش های دستیابی به این خواسته ها ایجاد یک لایه سخت و مقاوم به سایش و خوردگی. بر روی یک ماده با استحکام کافی می باشد. در سه دهه اخیر، به اثبات رسید که ایجاد پوشش های سرامیکی، مؤثرترین روش برای افزایش عمر و مقاومت ابزار برش. و دیگر اجزای ماشین آلات در مقابل سایش و خوردگی می باشد. این پوشش ها شامل نیتریدها، کاربیدها و کاربونیتریدهای فلزات انتقالی هستند.

برای تولید چنین پوشش هایی از فرآیندهای متفاوتی استفاده می شود. دو مورد از این فرآیندها شامل فرآیندهای رسوب شیمیایی بخار و رسوب فیزیکی بخار می باشند. که به صورت گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. فرآیند سوم، روش نفوذ فعال حرارتی (Thermal Reactive Diffusion) می باشد. که برای تهیه پوشش های کاربیدی، نیتریدی و یا کاربونیتریدی بر روی مواد مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش نحوه تشکیل پوشش به این صورت است که عناصر تشکیل دهنده کاربید از جمله کروم، وانادیم، نایوبیم و … از بیرون برای قطعه تأمین می شود.

این عناصر با کربن یا نیتروژن موجود در قطعه وارد واکنش می شوند. تا لایه ای سخت از جنس کاربید، نیترید و یا کاربونیترید بر روی سطح قطعه تشکیل گردد. چنانچه قطعه، کربن یا نیتروژن کافی برای تشکیل کاربید و یا نیترید را نداشته باشد. (این مقدار برای کربن حدود 0/3 درصد وزنی ذکر شده است). قطعه قبل از این که تحت روش نفوذ فعال حرارتی قرار بگیرد بایستی تحت عملیات کربن دهی و یا نیتروژن دهی قرار گیرد.

امروزه از پوشش های حاوی کروم برای افزایش سختی سطوح فلزات و آلیاژها و همچنین مقاومت به سایش و خوردگی آنها استفاده می گردد. از میان این پوشش ها، پوشش های نفوذی کروم که از طریق روش نفوذ فعال حرارتی (حمام نمک مذاب) به وجود می آیند. دارای اهمیت خاصی می باشند.

تشکیل لایه بین فلزی بر روی سطح فلزات و آلیاژها در حمام مذاب از قوانین نفوذ و واکنش (reaction and diffusion laws) تبعیت می کند. تلاش های مختلفی برای کم کردن این پدیده و یا به عبارتی تخمین ضخامت لایه سخت. با گذشت زمان و همچنین تغییر دما صورت گرفته است. این تلاش ها نشان می دهد که رشد لایه بین فلزی (از جمله کاربید کروم) را رابطه سینتیکی:

d=k’ . t n

پیروی می کند. در این رابطه d ضخامت لایه بین فلزی، t زمان فرایند، ‘k و n به ترتیب ثابت رشد و نمای سینتیکی می باشند. در رابطه مورد بیان، چنانچه n نزدیک به 0/5 باشد (قانون کلاسیک سینتیک) آنگاه رشد لایه توسط نفوذ و چنانچه نزدیک به 1 باشد. آن گاه رشد لایه توسط واکنش بین اجزاءف کنترل می شود. افزون بر این، در برخی از تحقیقات برای پیش بینی ضخامت لایه. بین فلزی که تشکیل گردید با توجه به دما و زمان غوطه وری در حمام. علاوه بر تئوری سینتیک، از روابط ریاضی دیگری نیز به کارگیری شد.

در ضمن در بعضی از این تحقیقات نیز از نمودارهای مرسوم به نمودارهای ایزو-ضخامت (isothickness). و ایزو میکروسختی (isomicrohardness) که از اطلاعات تجربی به دست می آیند، بکارگیری و گزارش گردیدند. بر اساس این روابط ریاضی و نمودارها می توان ضخامت لایه پوشش (کاربید کروم) و میکروسختی سطح نمودارها را در دماها. و زمان هایی به غیر از زمان و دمای پوشش دهی مورد آزمایش، به دست آورد. این روابط ریاضی و نمودارها بر خلاف رابطه سینتیکی که بیان شد. مفهوم فیزیکی نداشته و صرفاً ابزارهایی برای تخمین مقادیر ضخامت پوشش کاربید کروم و همچنین میکروسختی سطح نمونه ها می باشند.

سینتیک تشکیل و رشد پشش کاربید کروم بر روی فولاد AISI D2. و نیز پوشش نیترید تیتانیم بر روی فولاد AISI 1020 با استفاده از فرآیند سمانتاسیون پودری. به ترتیب توسط S.sen و U.sen مورد بررسی قرار گرفت. و انرژی فعال سازی آنها به ترتیب 278 و kj/mol 187 محاسبه گردید.

هدف تحقیق حاضر، تشکیل پوشش کاربید کروم بر روی فولاد AISI 1020 کربن داده شده. با استفاده از روش نفوذ فعال حرارتی و مطالعه سینتیک این روش می باشد. افزون بر این، از تعدادی روابط ریاضی برای پیش بینی ضخامت لایه کاربیدی و میکروسختی سطح بکارگیری شد. در نهایت روابط حاصل با نتایج تجربی و رابطه حاصل از تئوری کلاسیک سینتیک مقایسه گردیدند.

استیل دی (Steel day)

با سالها تجربه در زمیه عرضه و توزیع انواع استیل بگیر و استیل نگیر. و همچنین انواع فولادهای نسوز و فولادهای دریایی و ساختمانی توانسته است رضایت مشتریان خویش را فراهم نماید. زیرا کارشناسان مجرب استیل دی آماده اند تا در زمینه مشاوره و ارائه دادن بهترین پیشنهادات خرید محصول به مشتریان عزیز خدمات رسانی نمایند.
صنعتگر محترم و گرامی از اینکه استیل دی را جهت خرید فولاد آلیاژی مورد نیاز خویش انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.
تمام محصولات استیل دی بر حسب نوع کالا دارای گواهینامه ها و آنالیزهای معتبر داخلی و خارجی می باشند.

ارتباط با ما:

09922704358

02166396590

واتس آپ: 09922704358

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی (با کلیک بر روی لینک های زیر به ما بپیوندید)

https://t.me/steel_day تلگرام

https://www.instagram.com/steel_day.ir اینستاگرام

https://twitter.com/MDlakan توییتر

pinterest پینترست

ایمیل: [e-mail]