Modification of structure and properties of unalloyed steels with intense argon and nitrogen plasma pulses

• Autorzy: Sartowska B. , Piekoszewski J. , Waliś L. , Senatorski J. , Stanisławski J. , Nowicki L. , Ratajczak R. , Kopcewicz M. , Barlak M. , Nowotnik A.

Warianty tytułu

PL

Modyfikacja struktury właściwości stali niestopowych intensywnymi impulsami plazmy argonowej i azotowej

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT 2007 : XVIII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVIII; 18-21.06.2007; Warszawa-Jachranka, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

It is known, that phase - of the Fe-intestitial element phase equilibrium diagram - transformations into austenite can take place in the surface layer of steels irradiated with intense pulses of laser, ion or plasma beams. Due to the presence of nitrogen and carbon expanded austenite in stainless steel, good corrosion resistance is maintained while the wear resistance is increased. Unalloyed steels with various content of carbon were treated using high intensity, short argon and nitrogen plasma pulses, which melt the near surface layer. In the first case the pulses induces only heat effects whereas in the second the nitrogen atoms generate the formation of phases with nitrogen. NRA, SEM, CEMS, GXRD measurements and tribological tests were used to examine the modified samples. This paper presents results of investigations of modification effects in the near surface layer of unalloyed steels after irradiation with intense argon or nitrogen plasma pulses.

PL

W warstwie wierzchniej stali poddanej działaniu intensywnych impulsów laserowych, jonowych lub plazmowych, mogą wystąpić przemiany faz z układu równowagi Fe-pierwiastek międzywęzłowy w austenit. Na skutek obecności azotowego i węglowego austenitu o zwiększonym parametrze sieci wzrasta odporność na zużycie przez tarcie stali nierdzewnych, przy jednoczesnym zachowaniu dobrych właściwości korozyjnych. Stale niestopowe o różnej zawartości węgla zostały poddane działaniu intensywnych impulsów plazmy argonowej i azotowej, które powodują stopienie warstwy wierzchniej materiału. W pierwszym przypadku impulsy wywołały tylko efekty cieplne, podczas gdy w drugim zostały utworzone fazy z azotem. Zmodyfikowane próbki były badane przy wykorzystaniu NRA, SEM, CEMS, GXRD oraz przeprowadzono testy tribologiczne. Praca prezentuje wyniki badań efektów modyfikacji warstw wierzchnich stali niestopowych poddanych działaniu intensywnych impulsów plazmy argonowej lub azotowej.

Słowa kluczowe

PL

stale niestopowe; impulsy plazmy argonowej; impulsy plazmy azotowej; modyfikacja warstwy wierzchniej stali

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 3-4
• Strony: 728--732
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sartowska B.

autor

Piekoszewski J.

autor

Waliś L.

autor

Senatorski J.

autor

Stanisławski J.

autor

Nowicki L.

autor

Ratajczak R.

autor

Kopcewicz M.

autor

Barlak M.

autor

Nowotnik A.

• Institute of Nuclear Chemistry and Technology, Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Williamson D.L., Oztruk O., Glick S., Wei R., Wilbur P.J.: Microstructure of ultrahigh dose nitrogen-implanted iron and stainless steel, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, Vol. 59/60 (1991) 737-741.
• [2] Menthe E., Rie K-T., Schultze J.W., Simon S.: Structure and properties of plasma-nitrided stainless steel, Surface and Coatings Technology Vol. 74 - 75 (1995) 412-416.
• [3] Blawert C., Kalvelage H., Mordike B.L., Collins G.A., Short K.T., Jiraskova Y., Schneeweiss O.: Nitrogen and carbon expanded austenite produced by PI3, Surface and Coatings Technology Vol. 136 (2001) 181-187.
• [4] Gavriljuk V.G., Berns H.: High nitrogen steels. Structure, Properties, Manufacture, Applications. Springer-Verlag, Berlin Heilderberg 1999.
• [5] Piekoszewski J., Sartowska B., Waliś L., Werner Z., Kopcewicz M., Prokert F., Stanisławski J., Kalinowska J., Szymczyk W.: Interaction of nitrogen atoms in expanded austenite formed in pure iron by intense nitrogen plasma pulses, Nukleonika Vol. 49 (2) (2004) 57-60.
• [6] Sartowska B., Piekoszewski J., Waliś L., Szymczyk W., Stanisławski J., Nowicki L., Ratajczak R., Kopcewicz M., Kalinowska J., Barcz M., Prokert F.: Modification of the near surface layer of carbon steels with intense argon and nitrogen plasma pulses. Vacuum Vol. 78 (2005) 181-186.
• [7] Werner Z., Piekoszewski J., Szymczyk W.: Generation of high intensity pulsed ion and plasma beams for material processing. Vacuum Vol. 63 (2001) 701-708.
• [8] Yan S., Le X.Y., Zhao W.J., Xue J.M., Wang Y.G.: A possible thermodynamic mechanism of craters formation on metal surfaces caused by intense pulsed ion beams. Surface and Coatings Technology Vol. 193 (2005) 69-74.
• [9] Szymczyk W., Piekoszewski J., Werner Z., Szyszko W.: Thermal evolution of solid targets irradiated by pulsedm plasma beams. Nukleonika, 47 (2) (2000) 163-166.
• [10] Ashby M.F., Jones D.R.H. Materiały inżynierskie. WNT, Warsaw 1996
• [11] Williamson D.L., Wang L., Wei R., Wilbur P.J.: Solid solution strengthening of stainless steel surface layers by rapid, high-dose, elevated temperature nitrogen ion implantation. Materials Letters Vol. 9 (9) (1990) 302-308.