Kształtowanie odporności korozyjnej i odporności na zużycie przez tarcie stali martenzytycznej AISI 420F w niskotemperaturowych procesach azotowania jarzeniowego

• Autorzy: Borowski T. , Brojanowska A. , Rudnicki J. , Wierzchoń T.

Warianty tytułu

EN

Modifying of the corrosion and wear resistance of AISI 420F martensitic steel in low-temperature glow discharge nitriding processes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Nierdzewne stale martenzytyczne stosuje się na elementy, od których wymaga się dużej wytrzymałości mechanicznej, wysokiej odporności korozyjnej i odporności na zużycie przez tarcie. Są to m.in. zawory, czopy, łopatki turbin gazowych lub narzędzia do cięcia. W wielu przypadkach właściwości użytkowe tych stali nie są satysfakcjonujące. Przez wykorzystanie niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego i dobór temperatury procesu można kształtować właściwości stali, wpływając na wzrost odporności na zużycie przez tarcie i odporności korozyjnej. Procesy azotowania jarzeniowego stali AISI 420F prowadzono w temperaturze 350, 400 i 450°C. Za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego wykonano badania mikrostruktury i morfologii wytworzonych warstw na przekroju poprzecznym. Przeprowadzono analizę składu chemicznego z zastosowaniem spektrometru rentgenowskiego z dyspersją energii oraz składu fazowego za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego. Wykonano badania odporności na zużycie przez tarcie metodami "trzy wałeczki-stożek" i "rolka-klocek" oraz odporności korozyjnej metodą spektroskopii impedancyjnej i potencjodynamiczną. Uzyskane wyniki badań wykazują znaczący wpływ temperatury procesu azotowania jarzeniowego na właściwości warstwy powierzchniowej stali AISI 420F.

EN

Martensitic stainless steels are used for elements that must combine high mechanical strength with high corrosion and wear resistance. These are among others valves, pivots, gas turbine blades or cutting tools. In many cases functional properties of these steels are not satisfying. Application of low-temperature glow discharge assisted nitriding and a choice of proper process temperature allows for modifying steel properties improving its wear and corrosion resistance. In this project glow discharge assisted nitriding of AISI 420F steel was carried out at the temperatures of 350, 400 and 450°C. A cross-section analysis of microstructure and morphology of produced layers was made with the use of the scanning electron microscope. Examinations of chemical composition with the use of an energy-dispersive X-ray spectrometer as well as an analysis of phase composition with the use of X-ray diffractometer were made. Investigation of wear resistance with the use of "three rollers-taper" and "block-on-ring" methods as well as examinations of corrosion resistance with the use of impedance spectroscopy and potentiodynamic methods were carried out. The research results show a significant influence of glow discharge assisted nitriding process temperature on AISI 420F steel properties.

Słowa kluczowe

PL

nierdzewna stal martenzytyczna; niskotemperaturowe azotowanie jarzeniowe; odporność korozyjna; odporność na zużycie przez tarcie; martenzyt azotowy

EN

martensitic stainless steel; low-temperature glow discharge nitriding; corrosion resistance; wear resistance; nitrogen martensite

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 4
• Strony: 889--892
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Borowski T.

autor

Brojanowska A.

autor

Rudnicki J.

autor

Wierzchoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• [1] Xu J., Bright M. A., Liu X., Barbero E.: Liquid metal corrosion of 316L stainless steel, 410 stainless steel, and 1015 carbon steel in a molten zinc bath. Metallurgical and Materials Transactions A 38 (2007) 2727-2736.
• [2] Skołek-Stefaniszyn E., Brojanowska A., Trojanowski J., Sobiecki J. R., Wierzchoń T.: Odporność korozyjna warstw wytworzonych na stali 316L w procesach niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego. Ochrona Przed Korozją 4-5 (2009) 138-141.
• [3] Perez F. J., Hierro M. P., Gomez C., Martinez L., Viguri P. G.: Ion implantation as a surface modification technique to improve localised corrosion of different stainless steels. Surface and Coatings Technology 155 (2002) 250-259.
• [4] Borowski T., Trojanowski J., Sobiecki J. R., Wierzchoń T.: Niskotemperaturowe azotowanie jarzeniowe stali austenitycznych w aspekcie zastosowań w medycynie. Inżynieria Powierzchni 3 (2005) 21-25.
• [5] Tuckart W., Forlerer E., Iurman L.: Delayed cracking in plasma nitriding of AISI 420 stainless steel. Surface & Coatings Technology 202 (2007) 199-202.
• [6] Chauhan A. K., Goel D. B., Prakash S.: Solid particle erosion behaviour of 13Cr-4Ni and 21Cr-4Ni-N steels. Journal of Alloys and Compounds 467 (2009) 459-464.
• [7] Li C. X., Bell T.: Corrosion properties of plasma nitrided AISI 410 martensitic stainless steel in 3.5% NaCl and 1% HCl aqueous solutions. Corrosion Science 48 (2006) 2036-2049.
• [8] Lopez D., Congote J. P., Cano J. R., Toro A., Tschiptschin A. P.: Effect of particle velocity and impact angle on the corrosion-erosion of AISI 304 and AISI 420 stainless steels. Wear 259 (2005) 118-124.
• [9] Wu K., Liu G. Q., Wang L., Xu B. F.: Research on new rapid and deep plasma nitriding techniques of AISI 420 martensitic stainless steel. Vacuum 84 (2010) 870-875.
• [10] Xi Y., Liu D., Han D.: Improvement of erosion and erosion-corrosion resistance of AISI420 stainless steel by low temperature plasma nitriding. Applied Surface Science 254 (2008) 5953-5958.
• [11] Xi Y., Liu D., Han D.: Improvement of corrosion and wear resistances of AISI 420 martensitic stainless steel using plasma nitriding at low temperature. Surface & Coatings Technology 202 (2008) 2577-2583.
• [12] Kim S. K., Yoo J. S., Priest J. M., Fewell M. P.: Characteristics of martensitic stainless steel nitrided in a low-pressure RF plasma. Surface and Coatings Technology 163-164 (2003) 380-385.
• [13] Borowski T., Jeleńkowski J., Psoda M., Wierzchoń T.: Modifying the structure of glow discharge nitrided layers produced on high-nickel chromiumless steel with the participation of an athermal martensitic transformation. Surface and Coatings Technology 204 (2010) 1375-1379.