مولف: علی کوثری مهر
امکان سخت‌سازی فولادهای مارتنزیتی با عملیات حرارتی وجود دارد:
فرآیند سخت‌سازی به شدت وابسته به استراتژی دقیق عملیات حرارتی و آستنیتی کردن محصول است که در عمل باید از درشت دانه‌ای شدن دانه‌ها، کربن‌زدایی و باقی ماندن فاز آستنیتی جلوگیری کرد [1]. در بهترین استراتژی‌های گزارش شده که علاوه بر عملیات حرارتی اولیه شامل کوئینچ و بازپخت نیز می‌گردند سختی حدودا به 700-800 HV رسیده است (بهبود 3 برابری) [2].
جریان خوردگی نیز به شدت به مقدار کروم موجود و میزان انحلال کربایدها در فولاد وابسته است؛ بنابراین برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی باید در عمل از شکل‌گیری رسوب کارباید کروم جلوگیری کرد و انحلال کربایدها و کروم در زمینه را بهبود بخشید. موفقیت چشمگیری در افزایش مقاومت در برابر خوردگی فولادهای مارتنزیتی به این طرق مشاهده نشده است و دغدغه اصلی جلوگیری از کاهش بیشتر مقاومت در برابر خوردگی است [3].
از طریق عملیات حرارتی و کربن‌دهی فولادهای آستنیتی در دماهای پایین می‌توان خواص تریبوخوردگی را بهبود داد:
البته باید توجه داشت در دمای کمتر از 650 درجه سلسیوس حل‌پذیری کربن بسیار کم است و کربن موجود بیشتر به صورت کرباید رسوب می‌کند. همچنین باید توجه داشت که فلز کروم گرایش بالایی به کرباید شدن دارد. رسوب کرباید نیز موجب حساس‌شدگی و کاهش کروم در نزدیکی مرز دانه‌ها می‌شود که مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می‌دهد (مقاومت در برابر خستگی را نیز تحت تاثیر قرار می‌گیرد) [4]. برای جلوگیری از شکل‌گیری رسوب کرباید کروم، عملیات حرارتی و کربن‌دهی در دماهای پایین و گاها به کمک پلاسما انجام می‌شود تا اتم‌های کربن به صورت فوق اشباع تا عمقی چند میکرونی در سطح فولاد آستنیتی جای بگیرند و کروم را از حالت محلول جامد خارج نسازند [5]. با توجه به گزارشات موجود در بهترین حالات سختی به 1000-1200HV افزایش (5 برابر) و مقاومت در برابری خوردگی حدودا تا 20 برابر بهبود یافته است [5, 6].
امکان بهبود خواص تربیوخوردگی فولاد به کمک عملیات حرارتی و نیتریده‌کردن آنها در دماهای پایین و به کمک پلاسما وجود دارد:
در پی این فرآیند، شکل‌گیری آلیاژی به صورت محلول جامد غنی از نیتروژن و متشکل از نیترایدها متصور است که می‌تواند باعث بهبود خواص تریبوخوردگی فولاد شود؛ اگرچه ایجاد رسوب CrN و در پس آن کاهش مشارکت کروم در ساختار محلول جامد عاملی در جهت کاهش مقاومت در برابر خوردگی فولاد محسوب می‌گردد [7, 8]. در گزارشات موجود، سختی سطحی فولاد 304 به حدودا 1500HV (6 برابر) افزایش یافته است و مقاومت در برابر خوردگی آن حدودا 2 برابر شده است [9–11].
در مقاله‌ی بعدی اثرات ضد خوردگی و سخت کننده‌ی فرآیندهای عملیات حرارتی با فرآیندهای لایه نازک مقایسه خواهند شد.
منابع:
- Isfahany AN, Saghafian H, Borhani G (2011) The effect of heat treatment on mechanical properties and corrosion behavior of AISI420 martensitic stainless steel. J Alloys Compd 509:3931–3936. Webpage
- Barlow LD, Du Toit M (2012) Effect of austenitizing heat treatment on the microstructure and hardness of martensitic stainless steel AISI 420. J Mater Eng Perform 21:1327–1336. Webpage
- Scheuer CJ, Cardoso RP, Pereira R, et al (2012) Low temperature plasma carburizing of martensitic stainless steel. Mater Sci Eng A 539:369–372. Webpage
- Holcomb WF (1967) Carburization of type 304 stainless steel in liquid sodium. Nucl Eng Des 6:264–272. Webpage
- Sun Y (2013) Tribocorrosion behavior of low temperature plasma carburized stainless steel. Surf Coatings Technol 228:S342–S348. Webpage
- Martin FJ, Natishan PM, Lemieux EJ, et al (2009) Enhanced corrosion resistance of stainless steel carburized at low temperature. In: Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. Springer, pp 1805–1810 Webpage
- Basu A, Majumdar JD, Alphonsa J, et al (2008) Corrosion resistance improvement of high carbon low alloy steel by plasma nitriding. Mater Lett 62:3117–3120. Webpage
- Gil L, Brühl S, Jiménez L, et al (2006) Corrosion performance of the plasma nitrided 316L stainless steel. Surf Coatings Technol 201:4424–4429. Webpage
- Liang W, Bin X, Zhiwei Y, Yaqin S (2000) The wear and corrosion properties of stainless steel nitrided by low-pressure plasma-arc source ion nitriding at low temperatures. Surf Coatings Technol 130:304–308. Webpage
- Liang W (2003) Surface modification of AISI 304 austenitic stainless steel by plasma nitriding. Appl Surf Sci 211:308–314. Webpage
- Singh GP, Alphonsa J, Barhai PK, et al (2006) Effect of surface roughness on the properties of the layer formed on AISI 304 stainless steel after plasma nitriding. Surf Coatings Technol 200:5807–5811. Webpage
