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

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 1، دوره 21، شماره 2، شهریور 1389

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v21i2.10734

نویسندگان

حمیدرضا کریمی زارچی^* ؛ میثم جلالی؛ منصور سلطانیه

ایرانی

چکیده

خصوصیات لایه کاربیدی که بر روی فلزات و آلیاژها از طریق روش نفوذ فعال حرارتی (TRD) به وجود می‌آید شامل مقاومت به سایش، اکسیداسیون، خوردگی و نیز افزایش سختی سطح آنها می‌باشد. در تحقیق حاضر، سینتیک تشکیل لایه کاربید کروم بر روی فولاد 1020 AISI کربن داده شده، با استفاده از روش حمام نمک مذاب در دماهای 900، 1000 و ºC1100 به مدت 3 تا 9 ساعت مطالعه شده است. با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، حضور فاز 3C7Cr بر روی سطح فولاد تأیید شد. نتایج به دست آمده از مشاهدات سطح مقطع نمونه‌ها، با استفاده از تصاویر حاصل از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی (SEM)، نشان داد که یک لایه کاربید کروم پیوسته و نسبتاً یکنواخت بر روی سطح فولاد تشکیل شده 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 غوطه‌وری نمونه‌ها در حمام نمک مذاب وجود دارد. افزون بر این، انرژی فعال سازی لازم برای این فرآیند برابر با kJ/mol‍781/97 به دست آمد. برای پیش بینی ضخامت لایۀ کاربیدی و میکروسختی سطح فولاد از طریق پارامترهای فرآیند، نمودارهای ایزوضخامت و ایزوسختی پیشنهاد شده است. همچنین امکان استفاده از یک سری روابط ریاضی برای پیش‌بینی ضخامت لایه کاربیدی و میکروسختی سطح بررسی گردید.