Mikrostruktura warstw azotowanych na stali austenitycznej

• Autorzy: Baranowska J.

Warianty tytułu

EN

Microstructural characterisitic of nitrided layers on austenitic steel

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja Naukowa "Obróbka Powierzchniowa" (VI; 20-23.09.2005; Kule k. Częstochowy, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki nad badaniami mikrostruktury warstw uzyskanych na stali austenitycznej na drodze azotowania gazowego stosując jako obróbkę aktywującą rozpylanie jonowe. Proces prowadzono w atmosferze amoniaku w mieszaninie z produktami jego dysocjacji w temperaturze w zakresie od 400 do 570°C. Proces rozpylania jonowego prowadzono w plazmie niskotemperaturowej wodorowej lub azotowej przy ciśnieniu 3-5 Pa. Budowę fazową warstw określono w oparciu o dyfrakcję rentgenowską w geometrii Bragg-Brentano i przy stałym kącie padania wiązki (GXRD). Badania mikrostrukturalne przeprowadzono na mikroskopie skaningowym, świetlnym, sił atomowych i magnetycznych oraz mikroskopie transmisyjnym. Skład chemiczny badano z wykorzystaniem techniki SIMS i mikroanalizy. Badania wskazały bardzo złożoną mikrostrukturę otrzymanych warstw zależną zarówno od parametrów wstępnej aktywacji jak i warunków azotowania gazowego. W warstwach stwierdzono obecność "expanded asutenite" w postaci para- i magnetycznej. W pracy przedstawiono specyfikę budowy warstw zawierających tą fazę.

EN

Paper presents results of investigation of microstructure of nitrided layers obtained on austenitic steel by gas nitriding. Ion sputtering was applied as an activation technique. The chemical-heat treatment was carried out in ammonia atmosphere in the range of temperatures 400-570°C. Ion sputtering was done in hydrogen or nitrogen low temperature plasma at the pressure 3-5 Pa. The phase composition of the layers was evaluated using X-ray diffraction in Bragg-Brentano (XRD) geometry and using grazing X-ray diffraction (GXRD). Microstructure was investigated using scanning and light microscopy, atomic and magnetic force microscopy and transmission electron microscopy. Elements distribution in the layers were evaluated using SIMS technique and microanalysis. The results revealed very complex structure of the layers depending both on the sputtering parameters and nitriding treatment. In the layers the "expanded austenite" was found in paramagnetic and magnetic state. The particularities of layer morphology are discussed.

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 5
• Strony: 448--451
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Baranowska J.

• Politechnika Szczecińska, Instytut Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Y. Sun, X.Y. Li, T. Bell, X-ray diffraction characterisation of low temperature plasma nitrided austenitic stainless steels, Journal of Materials Science, 34, 1999, 4793-4802.
• [2] E. Menthe, K-T. Rie, Further investigation of the structure and properties of austenitic stainlees steel after plasma nitriding, Surface and Coatings Technology, 116-119, 1999, 199-204.
• [3] K.Ichii, K.Fujimura, T.Takase, Structure of the ion-nitrided layer of 18-8 stainless steel, Tech.Rep.Kansai.Univ. 27 (1986) 135- 144.
• [4] S. Mand, B. Rauschenbach, Nitrogen diffusion in Austenitic Stainless Stell and the Formation of Expanded Austenite, Def. Diffusion Forum, Vol. 188-190, 2001, 125-136.
• [5] J. Baranowska, Characterisitic of the nitride layers on the stainless steel at low temperature, Surface and Coatings Technology, 180-181, 2004, 145-149.
• [6] E. Angelini, A. Burdese, B. deBenedetti, Ion-nitriding of austenitic stainless steel, Metallurgical Science and Technology, 2, 1988, 33-39.
• [7] K. Marchev, R. Hidalgo, M. Landis, R. Vallerio at al., The metastable m phase layer on ion-nitrided austeitic stainless steels Part 2: crystal structure and observation of its two-directional orientational aisotropy, Surface and Coatings Technology, 112, 1999, 67-70.
• [8] H. He, T. Czerwiec, C. Dong, H. Michel, Effect of grain orientation on the nitriding rate of a nickel base alloy studied by electron backscattering diffraction, Surface and Coatings Technology, 163-164, 2003, 331-338.
• [9] M.P. Fewell, D.R.G. Mitchell, J.M.Priest, K.T.Short, G.A. Collins, The nature of expanded austenite, Surface and Coatings Technology, 131, 2000, 300-306.
• [10] Mingjuan Hu, Jiangsheng Pan, Zuchang Zhu, Qiu Chungcheng, A special phase transformation phenomenon in high-nitrogen austenite, Materials Letters, 50, 2001, 225-229.
• [11] M. Samandi, Current status of Hybrid plasma processing of austenitic stainless steel, Surface Engineering, 1995, Vol. 11, No 2, 156-159.
• [12] P. Wilharitz, S. Dreer, P. Ramminger, Can oxygen stabilize chromium nitride? – Characterization of high temperature cycled chromium oxynitride, Thin Solid Films, 447-448, 2004, 289-295.
• [13] J. Baranowska, S.E. Franklin, C.P. Pelletier, Tribological beahviour and mechanical properties of low temperature gas nitrided austenitic steel in relation to layer morphology, Wear, 2005 (w druku).
• [14] J. Baranowska, B. Arnold, Corrosion resistance of nitrided layers on austenitic steel, Mat. Conf. EMRS Spring Meeting Strasbourg, 2005, K/PII-49.