سختی بسیار بالای فولاد آلیاژی پایین طی فرآیند پیوند و قرارگیری یون نیتروژن
خلاصه مطلب : ترکیب سطح فولاد آلیاژی پایین بعد از قرار گیری یون نیتروژن با روش طیف نمایی فوتوالکترون پرتوایکس (XPS) مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت.
تأثیر آن پیوند بر روی سختی مکانیکی از طریق میزان سختی دندانه ای که بیش از مقیاس میکرو بود مورد ارزیابی قرار گرفت. ویژگی شیمیایی سطح نمایانگر شکل گیری لایه نازک غنی از نیتروژن و کربن و سیلیسیم بود. بر طبق مشاهدات ، آهن نقش کمی در ترکیب شیمایی و ساختار سطح اصلاح شده ایفا نمود. در مقایسه با سختی نمونه اولیه که معادل GPa 10 بود.
سختی مکانیکی سطح دارای پیوند یون نیتروژن GPa35 تا GPa50 بود.
تصور می شود که سختی بیش از اندازه بالای مشاهده شده بر روی سطح و در سطح زیرین (لایه فرعی) نتیجه اصلاح و تغییر شیمیایی جهت شکل گیری لایه اصلاح شده از نیترید کربن محتوی عنصر تقویتی سیلیسیم بود. شواهد حاصل از شیوه طیف نمایی فوتوالکترونی پرتوایکس (XPS) و فرورفتگی نانو نشان می دهند که اتصالات و پیوندهای C-N در سطحی نزدیک به احتمال فراوان از انواع SP3 می باشد که در یک ترکیبی مشابه در ساختار متبلور Bc3N4 قابل انتظار می باشد.
1- مقدمه
نیتروژن دهی و کربن دهی به خوبی در فرآیندهای صنعتی به منظور ایجاد سختی برای سطوح فولادی استفاده می شوند. فرآیندهای نیتروژن دهی و کربن دهی، به ویژه ایجاد سختی برای سطوح فولادی استفاده می شوند. فرایندهای نیتروژن دهی و کربن دهی، به ویژه در کاربردهای صنعتی نیازمند مقاومت در برابر فرآیند سایش استفاده می شوند.
درچنین مواردی ، سختی از طریق شکل گیری کربیدها یا نیتریدهای نیمه پایدار و یا ساختار مارتنزیتی بر روی سطح فولاد، به وجود می آید.
حداکثر سختی چنین تغییرات سطحی معمولاً کمتر از GPa15 می باشد.
گسترش زمینه های تحقیقاتی به ویژه از طریق تکنولوژیهای جدیدتر تغییر سطح و رسوب لایه های نازک شامل توسعه سطوح سخت تر می شود. جهت اصلاح ویژگی های مقاومت سایشی موادی که به طور معمول استفاده می شوند سختی و مدول های بالاتری نیاز می باشد.
ایجاد اصلاح و تغییر بیشتر در سطح نیازمند کاربرد دیگر مواد ضروری مانند زنگ زدگی و مقاومت فرسودگی می باشد. فرآیندها ، هم اکنون جهت رسوب لایه های با سختی بسیار بالا بر روی لایه های زیرین نسبتاً گزم موجود می باشند.
این موارد شامل تکنیکهای پوششی لایه الماس و شماری از فرآیندهای جدید می شود.
این فرایندهای جدید به منظور رسوب گذاری گرم یا سرد لایه های شبه الماس توسعه می یابند.
اگرچه رسوب مستقیم لایه بر طبق نتایج مورد نظر می باشد با این حال در شماری از فرآیندها حدود ومرز فیزیکی و طبیعی که همچنان بین لایه پوششی سخت و لایه زیرین وجود دارد.
به عنوان یک چالش تکنیکی باقی می ماند و مانع استفاده از چنین فرآیندهایی و کاربرد آنها در زمینه مقاومت سایش می شود. پیوند و قرار گرفتن یون تواناییهایی در زمینه تولید ترکیبات جدید و ساختارهایی دارد که از طریق وسایل معمولی قابل دسترسی نمی باشند.