Mechanical properties and corrosion behavior of nitrided surface layer formed on AISI 4140 steel

• Autorzy: Jagielska-Wiaderek K. , Makrenek M. , Mola R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2016.7.4

Warianty tytułu

PL

Własności mechaniczne i zachowanie korozyjne warstwy wierzchniej otrzymanej przez azotowanie stali 42CrMo4

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Investigation results under structure and physicochemical properties of glow-discharge nitrided (1:1 vol. N2/H2 atmosphere, 520°C) AISI 4140 steel are presented in the paper. The successive thinning method has been applied to determine the corrosion resistance changes within the cross-section of the nitrided layer. The method consists in step by step polarization corrosion measurements for successive surfacial layers. The potentiokinetic polarization tests were carried out in acidified (pH = 1) 0.5 M sulphate solution. The metallographically prepared specimens were observed with the use of optical microscopy and AFM microscopy. Microhardness measurements of the polished samples from the cross-section were carried out using Vickers indenter and the mechanical properties – using nanohardness meter, CSM, with a load of 80 mN.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad budową i właściwościami fizykochemicznymi warstw powierzchniowych stali 42CrMo4 po procesie azotowania jarzeniowego w atmosferze N2/H2 w temperaturze 520°C. Dla określenia zmian w odporności korozyjnej na przekroju poprzecznym warstwy azotowanej wykorzystano metodę postępującego ścieniania, która polega na wykonywaniu polaryzacyjnych testów korozyjnych na coraz głębiej położonych obszarach warstwy wierzchniej. Badania potencjokinetyczne wykonano w 0,5 M roztworze siarczanowym zakwaszonym do pH = 1. Badania metalograficzne prowadzono za pomocą mikroskopu optycznego oraz mikroskopu sił atomowych. Pomiaru rozkładu twardości w warstwie wierzchniej dokonywano metodą Vickersa, a właściwości mechaniczne oceniono przy użyciu nanotwardościomierz firmy CSM stosując obciążenie 80 mN.

Słowa kluczowe

EN

acid corrosion; depth profile; steel; glow-discharge nitriding

PL

korozja kwasowa; profile głębokościowe; azotowanie jarzeniowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 7
• Strony: 248--251
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jagielska-Wiaderek K.

• Department of Chemistry, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Czestochowa University of Technology

autor

Makrenek M.

• Department of Matemathic and Physics,Kielce University of Technology

autor

Mola R.

• Faculty of Mechatronics and Machine Design, Kielce University of Technology

Bibliografia

• [1] Alsaran A. A. Celik. 2001. „Structural characterization of ion-nitrided AISI 5140 low-alloy steel, Materials Characterization 47(3-4) : 207–213.
• [2] Ashrafizadeh F. 2003. „Influence of plasma and gas nitriding on fatigue resistance of plan carbon (Ck45) steel”. Surface and Coatings Technology 173/174 : 1196–1200.
• [3] Brojanowska A. E. Skołek-Stefaniszyn, J. Trojanowski, T. Wierzchoń. 2005. „Wpływ warunków procesu niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego na właściwości stali austenitycznej 316L”. Inżynieria Materiałowa 5 : 285–287.
• [4] Fattah M., F. Mahboubi. 2010. „Comparison of ferritic and austenitic plasma nitriding and nitrocarburizing behavior of AISI 4140 low alloy steel”. Materials and Design 31(8) : 3915–3921.
• [5] Garcia R., R. Perez. 2002. „Dynamic atomic force microscopy methods”. Surface Science Reports 7 (6-8) :197–301.
• [6] Jagielska K., H. Bala, J. Jasiński. 2005. „Effect of surface carburization on corrosion characteristics of martensitic stainless steel”. Inżynieria Powierzchni, 2A : 57–61
• [7] Jagielska K., H. Bala. 2006. „Przydatność metody postępującego ścieniania dla oceny zmian odporności korozyjnej na przekroju poprzecznym cienkich warstw wierzchnich”. Ochrona przed Korozją, 11s/A : 219–224.
• [8] Jagielska-Wiaderek K. 2012. „Depth-profiles of corrosion properties of carbonitrided AISI 405 steel”. Archives of Metallurgy and Materials, 57(2) : 645–650
• [9] Jagielska-Wiaderek K. 2013. „Topography, properties and corrosion resistance of glow-discharge nitrided layer produced on OT4-0 titanium alloy”. Ochrona przed Korozją, 7 : 301–303.
• [10] Jagielska-Wiaderek K. 2016. „The structure, properties and change in the cross-sectional corrosion resistance of a nitrided layer produced on AISI 321 steel”. International Journal of Surface Science and Engineering – in print.
• [11] Jagielska-Wiaderek K., H. Bala, J. Rudnicki. 2009. „Budowa i właściwości korozyjne warstwy wierzchniej azotowanej stali 42CrMo4”. Ochrona przed Korozją, 11, 504–507.
• [12] Jagielska-Wiaderek K., H. Bala, P. Wieczorek, J. Rudnicki, D. Klimecka-Tatar. 2009. „Corrosion resistance depth profiles of nitrided layers on austenitic stainless steel produced at elevated temperatures”. Archives of Metallurgy and Materials 54(1) : 115–120.
• [13] Jagielska-Wiaderek K., H. Bala, P. Wieczorek, J. Rudnicki. 2010. „Depth characteristics of glow-discharge nitrided layer produced on AISI 4140 steel”. Archives of Metallurgy and Materials 55 : 515–519.
• [14] Majumdar J.D., A.K. Nath, I. Manna. 2010. „Studies on laser surface melting of tool steel – Part II: Mechanical properties of the surface”. Surface & Coatings Technology 204 (9–10) : 1326–1329.
• [15] Oliveira S.D., A.P. Tschiptschin, C.E. Pinedo. 2007. „Simultaneous plasma nitriding and ageing treatments of precipitation hardenable plastic mould steel”. Materials and Design 28(5) : 1714–1718.
• [16] Podgornik, B., J. Vižintin. 2001. „Wear resistance of pulse plasma nitride AISI 4140 and A355 steels”. Materials Science and Engineering A315 : 28–34.
• [17] Sirin S.Y., K. Sirin, E. Kaluc. 2008. „Effect of the ion nitriding surface hardening process on fatigue behavior of AISI 4340 steel”. Materials Characterization 59(4) : 351–358.
• [18] Tűrk A., O. Ok, C. Bindal. 2005. „Structural characterization of fluidized bed nitrided steels”. Vacuum 80(4) : 332–342.
• [19] Wen DC. 2009. „Plasma nitriding of plastic mold steel to increase wear and corrosion properties”. Surface and Coatings Technology 204 (4) : 511–519.
• [20] Zhu X.M., M.K. Lei. 2000. „Pitting corrosion resistance of high nitrogen f.c.c. phase In plasma source ion nitrided austenitic stainless steel”. Surface and Coatings Technology 131(1-3) : 400–403.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.