تاثیر فرکانس و چرخه کاری در نیتراسیون پلاسمایی بر خواص سطحی فولاد گرم کار AISI H۱۳

این مقاله به بررسی تاثیر پارامتر های نیتروژن دهی پلاسمایی شامل فرکانس و چرخه کاری (Duty Cycle) بر قطعات با شیار های مختلف می پردازد. نمونه ها با اتصال یک بلوک فلزی دارای شیار های منظم با ضخامت های ۲، ۴، ۶، ۸ و ۱۰ میلی متر، پهنای ۲۰ میلی متر و عمق ۴۰ میلی متر به یک تسمه فولادی از جنس ۲۳۴۴/۱DIN فولاد گرم کار به ابعاد ۳۰×۴۰×۶۰ میلی متر مکعب تهیه شده اند. سپس نمونه های تهیه شده تحت اتمسفر حاوی N۲  %۲۵-H۲ %۷۵، در دمایC ̊ ۵۰۰، در چرخه های کاری ۴۰%، ۶۰% و ۸۰% و فرکانس های ۸ و ۱۰ کیلوهرتز به مدت ۵ ساعت نیتروژن دهی پلاسمایی شد. سپس خواص سطوح شیارها توسط آزمایشات SEM، XRD، ریز سختی سنجی و زبری سنجی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشات نشان داد که سطح کلیه نمونه های نیتروژن دهی پلاسمایی شده به وسیله ذرات نیتریدی گل کلمی شکل پوشیده شده است. تشکیل این ذارات نیتریدی گل کلمی شکل ناشی از کندوپاش سطح طی فرآیند است. با افزایش ضخامت شیار، فرکانس و چرخه کاری، زبری سطوح افزایش می یابد.  همچنین ریز سختی سطح با افزایش ضخامت شیار و چرخه کاری افزایش می یابد که علت آن افزایش در صد رسوبات نیتریدی تشکیل شده در سطح می باشد. اثر پدیده کاتد توخالی در شیار ۲ میلی متر و چرخه کاری۸۰% در روش نیتروژن دهی پلاسمایی معمولی (CPN) اتفاق می افتد که این امر موجب بیش گرمایش نمونه ها شده و باعث افزایش زبری و کاهش سختی سطح می شود. نتایج آنالیز تفرق اشعه ایکس نشان داد که در سطح کلیه نمونه ها فازهای: Fe۴N ΄γ و ε: Fe۲-۳N  تشکیل می شود. کاهش چرخه کاری و افزایش ضخامت شیارها باعث افزایش نسبت فاز ε به ΄γ می شود.