دانلود ترجمه مقاله میکروساختار لایه ‏های نیتروژن ‏دار ایجاد شده بر روی فولاد ضد زنگ

1. مقدمه 2. روش آزمایشی 3. نتایج و بحث و بررسی 4. نتیجه‏ گیری

مقدمه: فولادهای ضدزنگ ابَرآستنیت (SASSs) موادی هستند که به شکل گسترده در اجزایی به ‏کار می‏روند که به مقاومت در برابر خوردگی بالا نیاز دارند، همچنین، مقاومت در برابر خستگی و سایشی آن به وسیله روش مهندسی سطح ترموشیمیایی مانند نیتروژن‏دهی پلاسما (PN) یا نیتروژن کربن ‏دهی شده پلاسما (PNC) بهبود می‏ یابد. زمانی که آزمایش در دمای زیر500 درجه سانتیگراد انجام می ‏شود، آن‏چه که به دست خواهد آمد یک لایه سطحی است که دارای سختی و مقاومت سایشی بالاست که بر خواص خورندگی زیر لایه فولاد ضدزنگ آستنیتی تاثیر نخواهد گذاشت. از این لایه به عنوان فاز S یا آستنیت اسفنجی yN یاد می‏ شود که به وسیله اشباع بیش از حد مجاز درون شبکه‏ ای (N یا C) ماتریس آستنیتی ایجاد می‏ شود. در بخش‏ های هشت وجهی شبکه مکعبی سطوح مرکزی کریستالی، آستنیت اسفنجی به شکل محلول جامد است. اگر مقدار عناصر درون شبکه‏ ای بیشتر از حد انحلال‏ پذیری باشد ( 3 تا40 %) ما می‏ توانیم شاهد ایجاد یک ساختار تغییر شکل یافته، نامنظم و شبه پایدار از نظر ترمودینامیکی باشد. تغییر شکل یک شبکه به وسیله وجود مقدار زیادی عناصر درون شبکه ‏ای بر روی لایه اسفنجی ایجاد می‏ شود، درنتیجه؛ تنش‏ های باقیمانده تراکمی به وجود خواهد آمد که در افزایش نفوذ و تولید عیوب لایه ‏ای نقش مهمی ایفا می‏ نمایند. نتیجه دیگری که از فرایند ابَراشباع نیتروژن و کربن با توجه به کریستالوگرافی فاز S به دست می‏ آید، یک رفتار غیرعادی را در زمان ردیابی با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD) نشان می‏ دهد. طیف‏ های پراش اشعه ایکس به دست آمده از این فاز یک تغییر ناهمسان گرد زاویه ‏ای کمی را در بازتاب‏ های براگ به ما نشان می ‏دهند، به ویژه زمانی که آنها با طیف های مورد انتظار به دست آمده از آستنیت اسفنجی یکنواخت مقایسه می ‏شوند. بنابراین؛ اوج‏ ها دارای پارامترهای شبکه‏ ای بزرگ‏تر نسبت به موارد محاسبه شده در منبع {111} هستند. تغییرشکل الاستیک شبکه آستنیت به همراه مقدار موثری از عیوب لایه‏ ای در اوج‏ های پراش شده به وجود می ‏آید. درنتیجه؛ شناسایی فازهایی که دارای کسر حجمی پایینی هستند (مانند کروم و نیتریدهای آهن) سخت‏ تر خواهد شد. آنالیز فویل ‏های نازک به وسیله میکروسکوپ الکترونی انتقال (TEM) امکان شناسایی فازهایی را فراهم می‏ نماید که دارای اندازه و محتوی کمی هستند. علاوه بر آن، فرایند فوق می‏ تواند به انجام آنالیز کریستالوگرافی نواحی نانومتری یک نمونه کمک کند. در این تحقیق، آزمایش‏های نیتروژن ‏دهی پلاسما و نیتروژن کربن ‏دهی شده پلاسما بر روی نمونه ‏های فولاد ضدزنگ ابَرآستنیتی در دماهای مختلف انجام می ‏شود. آنالیزهای پراش اشعه ایکس وجود آستنیت اسفنجی را بر روی لایه‏ های ایجاد شده تایید می ‏نمایند، اگرچه؛ فقط از طریق تکنیک میکروسکوپ الکترونی انتقال می‏توان رسوبات ریز مربوط به نیتریدهای کروم را شناسایی کرد. شکل ظاهری چنین ذراتی به تجزیه موضعی آستنیت اسفنجی در طول آزمایش‏ های ترموشیمیایی نسبت داده می ‏شود.

Introduction: Superaustenitic stainless steels (SASSs) are materials extensively applied on components demanding high corrosion resistance in which its wear and fatigue resistance can be improved by a thermochemical surface engineering method such as plasma nitriding (PN) or plasma nitrocarburizing (PNC) [1]. When performed at relatively low temperatures, below 500 ◦C, the result is a surface layer with high hardness and wear resistance that does not compromise the corrosion properties of the austenic stainless steel substrate [2,3]. Such layer is frequently referred as S-phase or expanded austenite N and is originated by interstitial (N and/or C) super-saturation of the austenitic matrix where it remains in solid solution at octahedral sites from the crystalline face-centered cubic lattice. The presence of the interstitial elements above the solubility limit (from 30 to 40 at.%) results in a highly distorted structure and thermodynamically meta-stable [4–8]. The distortion of the lattice caused by an enormous amount of interstitial elements on the expanded austenite layer generates compressive residual stresses that enhance diffusion and also contributes to the production of stacking faults. Another consequence from the nitrogen and/or carbon super-saturation relates to the crystallography of the S-phase which shows an anomalous behavior when probed by X-ray diffraction (XRD) [9–12]. XRD spectra attained for this phase present a low-angle anisotropic shift of the Bragg reflections when compared to expected ones obtained for a hypothetically uniformly expanded austenite. Thus {100} peaks indicate larger lattice parameters than those calculated for the {111}. The elastic distortion of the austenite lattice plus the impressive amount of stacking faults promote broadening on the diffracted peaks which makes the identification of phases with low volumetric fraction (such as chromium and iron nitrides) more complex. Analyzing thin foils by transmission electron microscopy (TEM) allows the identification of phases with small size and quantity. Besides that it enables a crystallographic analysis of nanometric regions of a sample. In the present work PN and PNC treatments were performed on specimens from a superaustenitic stainless steel under different temperatures. XRD analyses confirmed the presence of the expanded austenite on the produced layers although only the TEM technique was able to identify the fine precipitation of chromium nitrides. The appearance of such particles is attributed to a local decomposition of the expanded austenite during the thermochemical treatments.

بخشی از ترجمه مقاله (صفحه 11 فایل ورد ترجمه)