Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of total gas pressure and atmosphere composition during ion cleaning step on S-phase coating formation

Słowik Justyna, Fryska Sebstian, Baranowska Jolanta

Inżynieria Materiałowa

|

2019

|

Vol. 40, nr 1

2--8

EN

Various ion sputtering parameters were applied prior to the deposition of S phase coatings in order to determine their effect on the efficiency of cleaning an austenitic steel surface. For this purpose, two types of atmospheres were used (100% Ar and 5% Ar + 95% H2) at two different pressures (1.33 Pa and 2.67 Pa). In addition, substrates with two different initial states — without polishing and with polishing — were investigated. The thickness of the diffusion layer, obtained in the austenitic substrate after depositing an S-phase coating by magnetron sputtering, was used as a measure of the surface cleaning effectiveness (passive oxide layer removal). The research showed that all the considered parameters had a significant effect on the effectiveness of the cleaning treatment. It was found that the initial state of the substrate has an influence on the thickness of the diffusion layers, with thicker layers obtained on nonpolished substrates. The total gas pressure affects the substrate cleaning effectiveness in different ways depending on the gas composition used. It is possible that a physical sputtering mechanism occurs in the case of argon and a chemical reduction mechanism in the case of hydrogen. In addition, it was found that the degree of surface cleaning determines the texture of the S phase coatings.

PL

Faza S, uznawana za przesycony roztwór azotu w austenicie, może być otrzymywana nie tylko wskutek konwencjonalnego azotowania, lecz także metodą reaktywnego rozpylania magnetronowego stali austenitycznej w atmosferze azotu. Wytworzenie takiej powłoki na stali austenitycznej poprawia jej twardość i odporność na zużycie tribologiczne. Przed procesem napylania stosuje się zwykle oczyszczanie jonowe, które w przypadku stali austenitycznej może prowadzić do usunięcia warstwy pasywnej tlenków. W ten sposób jest możliwe powstanie warstwy dyfuzyjnej w podłożu w efekcie dyfuzji azotu z powłoki do podłoża. Stanowi ona gradientową międzywarstwę potencjalnie korzystną z punktu widzenia poprawy adhezji. Celem pracy było zbadanie wpływu parametrów oczyszczania jonowego stosowanego przed reaktywnym osadzaniem powłok z fazy S na wytworzenie warstwy dyfuzyjnej w podłożu ze stali austenitycznej.

2

Characterization of mechanical properties of S-phase coatings

Fryska S., Baranowska J.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 4

183--188

EN

S-phase (γN, expanded austenite) is a metastable nitrogen and/or carbon supersaturated solid solution in austenitic stainless steel. The phase shows comparable or better corrosion resistance and higher hardness as well as wear resistance than austenitic stainless steel. The paper presents results of investigation on mechanical properties of S-phase coatings deposited by reactive magnetron sputtering on austenitic stainless steel substrates. Substrate temperature (200÷400°C) and nitrogen content in reactive atmosphere (15÷50% vol.) were varied. Hardness and Young’s modulus of the coatings were investigated by nanoindentation. Their adhesion was evaluated by scratch test method. Hardness and Young’s modulus depended on nitrogen content in the atmosphere while substrate temperature had a negligible effect. These mechanical parameters depended on the coating microstructure and grain size rather than on nitrogen content in the coating. Results of scratch tests showed a minor effect of deposition parameters on coatings adhesion. It was also observed that for certain parameters of the deposition process a nitrogen diffusion layer in the substrate may form. The presence of the diffusion layer resulted in a decrease of nitrogen content in the coating, but its effect on hardness and adhesion of the coating was not straightforward.

PL

Modyfikacja powierzchni stali nierdzewnej o strukturze austenitycznej w celu poprawienia jej właściwości mechanicznych i użytkowych, takich jak twardość czy odporność na ścieranie, jest od wielu lat jednym z głównych zadań stawianych przed inżynierią powierzchni. Jedną z metod poprawy właściwości tych stali jest wytworzenie na ich powierzchni warstwy przesyconego azotem i/lub węglem roztworu stałego austenitu, nazywanego fazą S (także γN lub austenitem ekspandowanym). Jedną z powszechnie wykorzystywanych metod w celu wytworzenia fazy S jest proces niskotemperaturowego azotowania. Warstwy zbudowane z fazy S wykazują większą twardość oraz porównywalną, a czasami lepszą, odporność korozyjną niż stal o strukturze austenitycznej [1÷5]. Proces niskotemperaturowy jest prowadzony w temperaturze poniżej 500°C. W ten sposób zapobiega się powstawaniu azotków (najczęściej azotków chromu), których obecność znacznie zmniejsza odporność korozyjną tych stali. Możliwe jest także wytworzenie fazy S w postaci powłoki z wykorzystaniem metody reaktywnego rozpylania magnetronowego [1, 2, 6÷17]. Metoda ta pozwala znacząco obniżyć temperaturę procesu wytwarzania fazy S (nawet poniżej 200°C). Jednocześnie daje ona możliwość łatwego sterowania stężeniem azotu w powłoce przez modyfikację zawartości azotu w komorze reakcyjnej. Możliwość precyzyjnego kontrolowania dwóch podstawowych parametrów procesu pozwala na osadzanie powłok z fazy S o zróżnicowanej grubości, morfologii oraz właściwościach mechanicznych i użytkowych. Celem pracy było zbadanie wpływu temperatury osadzania oraz zawartości azotu w atmosferze reakcyjnej na morfologię i właściwości mechaniczne powłok z fazy S.

3

Zużycie tribokorozyjne warstw węgloazotowanych stali austenitycznej

Giza P., Węgrzyn P., Baranowska J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

454--458

PL

W pracy omówiono wyniki badań odporności korozyjnej i tribokorozyjnej stali austenitycznej poddanej węgloazotowaniu niskotemperaturowemu, podczas którego dochodzi do wytworzenia warstw dyfuzyjnych o dwustrefowej budowie skłądających się z węglowej i azotowej fazy S. Warstwy zostały wytworzone w atmosferach o dwóch różnych potencjałach azotowych z dodatkiem 2% acetylenu w temperaturze 400÷500°C. Czas procesu był stały i wynosił 5 h. Badania tribokorozyjne przeprowadzono w ruchu posuwisto-zwrotnym w 3% wodnym roztworze NaCl. Ponadto przeprowadzono badania potencjodynamiczne w roztworze NaCl. Otrzymane wyniki porównano z nieobrobioną stalą austenityczną. Zaobserwowano znaczące zwiększenie odporności tribokorozyjnej w przypadku stali obrobionej cieplno-chemicznie, zwłaszcza w temperaturze 450 i 500°C. Wszystkie badane warstwy cechowała odporność korozyjna porównywalna lub lepsza od stali austenitycznej.

EN

The paper presents results of the studies on the corrosion and tribocorrosion resistance of austenitic stainless steel subjected to low temperature carbonitriding. During such a process the diffusion layers is formed which consists of two sublayers composed of carbon and nitrogen S-phase. The layers were produced in two atmospheres with different nitrogen potential and with addition of 2% of acetylene at temperature 400÷500°C. Process time was constant and equal to 5 h. Tribocorrosion tests consisted of a reciprocating motion in a water solution of 3% NaCl. In addition, potentiodynamic studies were carried out in such a solution. The results were compared to those obtained for untreated austenitic stainless steel. A significant increase in tribocorrosion resistance was observed, in particular for steel treated at 450 and 500°C. Corrosion resistance of the layers was comparable to or better than that of austenitic stainless steel.

4

Wpływ parametrów procesu osadzania na morfologię powłok ze stali austenitycznej stabilizowanej azotem

Fryska S., Baranowska J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 1

20--24

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań morfologii powłok ze stali austenitycznej stabilizowanej azotem osadzanych na podłożach z tego samego materiału. Powłoki tego typu określane są jako zbudowane z fazy S. Powłoki otrzymano na drodze reaktywnego rozpylania magnetronowego stali austenitycznej w mieszaninie argonu i azotu. Zmiennymi parametrami procesu były temperatura podłoża, ciśnienie parcjalne azotu, ciśnienie całkowite, liczba rozpylanych źródeł oraz całkowity przepływ mieszaniny gazów roboczych w komorze reakcyjnej. Budowa fazowa powłok została określona na podstawie dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Na podstawie dyfraktogramów określono wartości parametru sieciowego a dla powłok z fazy S osobno dla rodziny płaszczyzn {111} i {200}. Stwierdzono, że przez zmianę parametrów procesu osadzania można sterować parametrem sieciowym fazy S w bardzo szerokim zakresie. Dla powłok z fazy S uzyskano wartość parametru a od 0,365 nm, czyli zbliżoną do parametru sieciowego stali austenitycznej, do ok. 0,4 nm, co odpowiada zwiększeniu parametru sieciowego o niemal 10%.

EN

The paper presents result of investigation of nitrogen stabilised stainless steel coatings deposited. Usually this type of material is called S-phase. Coatings were obtained by reactive magnetron sputtering of stainless steel targets in argon and nitrogen gas mixture. Various processes conditions were used, such as substrate temperature, nitrogen partial pressure, total pressure, number of sputtered targets and total gas flow in the reactive chamber. The phase composition was evaluated using X-ray diffraction (XRD). Based on diffraction curves the lattice parameter a of S-phase was evaluated, separately for crystallographic planes {111} and {200}. It was observed that during the change of deposition parameters we can control the lattice parameter a of S-phase in wide range. For S-phase coatings the lattice parameter a was obtain from 0.365 nm, which is close to stainless steel lattice parameter, up to 0.4 nm which corresponds to lattice parameter to increase by almost 10%.

5

Plasma emission spectroscopy as a monitoring tool for deposition of S-phase layers by magnetron sputtering

Suszko T., Jahodowa V., Gulbiński W.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

273--275

EN

Numerous attempts to improve hardness and wear resistance of austenitic stainless steel by nitriding led to identification of so called S-phase (expanded austenite). Currently S-phase is obtained not only by nitriding of steel but also by physical vapour deposition (PVD). The aim of present work was to verify whether the magnetron sputter deposition process of the S-phase layers from 316L steel target can be monitored with the use of plasma optical emission spectroscopy (OES). Specific atomic emission lines of steel target and gas atmosphere components were chosen and analyzed. A series of deposition processes as well as samples characterization was performed. The atomic chromium emission line at 520.8 nm has been selected and proven to be sensitive to the 316L target poisoning process and thus appropriate for deposition process monitoring.

PL

Liczne próby zwiększenia twardości oraz odporności na zużycie ścierne austenitycznych stali nierdzewnych doprowadziły do identyfikacji tak zwanej fazy S (austenitu rozszerzonego). Aktualnie fazę tę na powierzchni stali uzyskuje się nie tylko na drodze azotowania, ale również metodami PVD. Celem pracy było zweryfikowanie, czy proces nanoszenia warstw fazy S za pomocą rozpylania magnetronowego targetu ze stali 316L może być monitorowany z wykorzystaniem optycznej spektroskopii emisyjnej (OSE) plazmy procesowej. Wybrano i przeanalizowano szereg linii emisyjnych zarówno materiału źródła, jak i atmosfery gazowej. Przeprowadzono procesy nanoszenia warstw fazy S oraz przebadano ich skład chemiczny oraz fazowy. Wytypowano atomową emisyjną linię chromu (520,8 nm) jako czułą na zatruwanie źródła i użyteczną z punktu widzenia monitorowania procesu nanoszenia.

6

Odporność tribokorozyjna powłok ze stali austenitycznej stabilizowanej azotem

Fryska S., Baranowska J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

281--285

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań odporności korozyjnej i tribokorozyjnej powłok z fazy S naniesionych na stal austenityczną. Faza S jest to rozszerzony austenit (expanded austenite) stabilizowany azotem (lub węglem). Odporność korozyjną i tribokorozyjną wytworzonych powłok porównano z nieobrobioną stalą austenityczną. Powłoki zostały wykonane metodą reaktywnego rozpylania magnetronowego przy różnych parametrach technologicznych procesu. Zmiennymi parametrami procesu były temperatura podłoża (w zakresie 25÷400°C) oraz proporcja gazów roboczych: argonu i azotu (15÷50% obj. azotu). Dla wszystkich powłok określono budowę fazową (metodą dyfrakcji rentgenowskiej — XRD) oraz ich morfologię (metodą skaningowej mikroskopii elektronowej — SEM). Zawartość azotu w powłokach określono metodą mikroanalizy rentgenowskiej — WDS (wzorzec CrN), a rozmieszczenie azotu na przekroju poprzecznym powłok określono metodą jarzeniowej spektroskopii emisyjnej (GDOES). Badania zużycia korozyjnego (bez jednoczesnego zużycia tribologicznego) oraz zużycia tribokorozyjnego (z jednoczesnym zużyciem tribologicznym) przeprowadzono w środowisku wodnym zawierającym chlorki. Badania te obejmowały pomiary w warunkach otwartego, stacjonarnego i zmiennego (dynamicznego) potencjału elektrochemicznego. Tak kompleksowe pomiary pozwoliły na określenie zużycia tribokorozyjnego powłok z fazy S naniesionych na stal austenityczną. Stwierdzono, że najlepszą odporność tribokorozyjną uzyskano dla powłok osadzanych w atmosferze zawierającej 50% azotu. W zależności od parametrów procesu osadzania uzyskano zmniejszenie ogólnego zużycia tribokorozyjnego stali austenitycznej nawet o 85%.

EN

The paper presents results of investigation of corrosion and tribocorrosion resistance of nitrogen stabilized stainless steel coatings, so-colled S phase coatings. Corrosion and tribocorrosion resistance of coatings was compared to uncoated stainless steel. S phase coatings was obtained by reactive magnetron sputtering in various processes parameters. During the process substrate temperature (in a range 25÷400°C) and amount of nitrogen in the reactive atmosphere (in a range 15÷50% vol.) was changed. The phase composition of coatings was evaluated using X-ray diffraction (XRD). Morphology of coatings was investigated by scanning electron microscopy (SEM). Nitrogen content in coatings was investigated by X-ray microanalysis (WDS, standard CrN) and nitrogen distribution on the cross section of coatings was investigated by glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). Corrosion (without tribological wear) and tribocorrosion wear (with tribological wear) was carried out with a 3% of NaCl water solution under open, stationary and dynamic electrochemical potential. Such complex measurements allowed to determine the tribocorrosion wear of S phase coatings deposited on stainless steel substrates. It was found that the best tribocorrosion resistance was occurred for coatings deposited with amount of 50% vol. of nitrogen in reactive atmosphere. Depending on deposition parameters of coatings over 85% of total mass loss during tribocorrosion wear for coated stainless steel was observed.

7

Morfologia powłok z fazy S osadzanych metodą reaktywnego rozpylania magnetronowego

Fryska S., Baranowska J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

682--685

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad morfologią powłok z fazy S otrzymywanych metodą PVD. Powłoki wytworzono metodą reaktywnego rozpylania targetu wykonanego ze stali austenitycznej w atmosferze azotu. Zmieniano parametry osadzania – temperaturę i czas trwania procesu. Budowę fazową warstw określono metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Skład chemiczny badano metodą mikroanalizy rentgenowskiej oraz GDOES. Mikrostrukturę zbadano za pomocą mikroskopii elektronowej skaningowej (SEM). Stwierdzono, że temperatura wywiera decydujący wpływ na wzrost powłok z fazy S. Wpływa ona na teksturę powłok oraz umożliwia dyfuzję azotu do podłoża i wytworzenie warstwy azotowanej w podłożu stalowym.

EN

The paper presents the results of research on the morphology of the S-phase coatings obtained PVD method. The coatings were prepared by reactive sputtering of the target made of austenitic stainless steel under a nitrogen atmosphere. During the process temperature and time of the treatment were varied. Phase composition of layers was determined by X-ray diffraction (XRD) and chemical composition was analyzed by X-ray microanalysis (WDS) and by GDOES methods. The microstructure was examined using electron scanning microscopy (SEM). It was found that the temperature has a decisive influence on the formation of the S-phase coatings. It influences the texture of the coating and at higher temperature the diffusion of nitrogen into the substrate takes place together with a formation of the nitrided layer in the steel substrate.

8

Wpływ parametrów procesu na formowanie warstwy azotowanej stali austenitycznej

Baranowska J., Giza P., Misztal D., Siemieniecka J.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

685--688

PL

W artykule omówiono wyniki badań warstw azotowanych gazowo stali austenitycznej. Szczególny nacisk położono na formowanie warstwy w procesie azotowania niskotemperaturowego pod kątem tworzenia fazy S i wydzieleń azotkowych. Azotowanie prowadzono w atmosferze o zmiennej zawartości amoniaku oraz w różnej temperaturze obróbki. Badania wykazały istotny wpływ temperatury na szybkość wzrostu warstwy i jej budowę fazową. Warstwy otrzymane w temperaturze 500°C, nawet w atmosferze azotującej zawierającej bardzo małą zawartość amoniaku (5%), oprócz fazy S wykazują obecność azotków chromu CrN.

EN

The paper presents results of studies on layers formation during low temperature nitriding of austenitic stainless steel. Formation of S-phase and nitrides precipitations are in the main focus of the investigations. Nitriding has been carried out in various ammonia atmosphere and at different temperature it was found that temperature was the crucial factor influencing both growth kinetics and phase composition of the layers. Layers obtained at 500°C even in very low ammonia atmosphere (5%) demonstrated a presence of CrN precipitations.

9

Odporność korozyjna spiekanej stali austenitycznej 316L po procesach niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego w obszarze plazmy

Brojanowska A., Kamiński J., Trojanowski J., Kazior J., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 2

52-56

PL

W artykule przedstawiono porównawcze wyniki badań warstw azotowanych na spieku stali 316L wytworzonych metodami niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego na potencjale katody i w obszarze plazmy. Wykazano, że zmiana warunków polaryzacji obrabianego materiału w procesach azotowania jarzeniowego spieku stali 316L wpływa istotnie na grubość, topografię powierzchni, skład chemiczny i fazowy wytworzonych warstw azotowanych, a tym samym na ich właściwości mechaniczne (twardość, odporność na zużycie przez tarcie) oraz właściwości korozyjne. Procesy niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego zarówno na potencjale katody, jak i w obszarze plazmy wpłynęły znacząco na wzrost odporności na zużycie przez tarcie spieków stali 316L i ich odporności korozyjnej.

EN

The paper presents comparative results of examinations of microstructure and properties of the nitrided layers produced on sintered 316L austenitic stainless steel by low-temperature glow-discharge assisted nitriding with the samples placed on the cathode or in the plasma region (active screen glow-discharge nitriding). It has been shown that in this process a change of the polarization parameters affects essentially the thickness, surface topography, chemical composition, and phase composition of the nitrided layers produced on the sintered 316L steel samples, thereby affecting their wear resistance and corrosion resistance. The low-temperature glow-discharge nitriding of sintered 316L steel samples, irrespective of whether placed on the cathode or in the plasma region, appeared to increase significantly the wear resistance and the corrosion resistance.

10

Wpływ stanu wyjściowego powierzchni na formowanie warstwy azotowanej stali austenitycznej

Baranowska J., Kochmański P., Bielawski J., Szczeciński K., Wysiecki M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

316-319

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad azotowaniem niskotemperaturowym próbek ze stali austenitycznej z powierzchnią szlifowaną lub polerowaną. Próbki poddano procesowi azotowania w amoniaku w mieszaninie z produktami jego dysocjacji w temperaturze 400, 450 i 500°C. Badano grubość otrzymanych warstw, ich budowę fazową oraz chropowatość. Wykazano, że stan wyjściowy powierzchni próbek wywiera wpływ zarówno na kinetykę procesu ich azotowania, jak i na zawartość azotu w warstwie. Jednocześnie stwierdzono, że finalna (po procesie azotowania) chropowatość powierzchni próbek szlifowanych jest mniejsza w porównaniu z chropowatością wyjściową. Obserwowane po procesie azotowania, dla próbek szlifowanych i polerowanych, różnice w grubości warstw czy w ich budowie fazowej nie mają jednak charakteru krytycznego z punktu wiedzenia praktycznego wykorzystania tej obróbki.

EN

The article presents results of investigation studies on low temperature nitriding of austenitic stainless steel. Samples with different initial state of the surfaces (mechanically ground and electrochemically polished) were nitride in atmosphere composed of ammonia and products of its dissociation at three temperatures: 400, 450 and 500°C. The influence of initial state of the surface on layers formation was investigated. It was found that initial state of the surface can have an influence on layer growth kinetics and on nitrogen content. The important reduction of surface roughness was observed after nitriding of ground samples. However, the differences observed for both type of surfaces are not critical and can have a neglected influence on practical application of the process.

11

Wpływ parametrów procesu na formowanie powłok z fazy S otrzymanych metodą PVD

Fryska S., Baranowska J., Suszko T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

14-16

PL

Metodą PVD możliwe jest otrzymywanie w obniżonej temperaturze (< 500°C) powłok zbudowanych z fazy S. W prezentowanej pracy zbadano wpływ parametrów procesu reaktywnego napylania oraz rodzaju materiału podłoża na formowanie powłok z fazy S. Budowę fazową powłok określono przy pomocy dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Rozkład pierwiastków na przekroju powłoki oraz zawartość azotu określono odpowiednio na podstawie analizy GD OES i WDS. Przeprowadzone badania potwierdziły wpływ parametrów i rodzaju materiału podłoża na budowę fazową i chemiczną powłok. Ponadto przy osadzaniu powłok na stali zaobserwowano zachodzenie procesów dyfuzyjnych pomiędzy powłoką i podłożem nawet w temperaturze 250°C.

EN

The paper presents the results of investigations on the influence of deposition parameters on the formation of S-phase coatings by PVD method on various substrates. Phase composition was studied by means of X-ray diffraction (XRD). The distribution of elements in the coating and nitrogen content were determined by GD OES and WDS analysis respectively. Study confirmed the influence of parameters and different substrate materials on the formation of S-phase coatings. Moreover, it was observed that in case of the coatings deposited on stainless steel the diffusion process between coating and substrate was possible even at 250°C.

12

Wpływ warunków procesu niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego na właściwości stali austenitycznej 316L

Brojanowska A., Skołek-Stefaniszyn E., Trojanowski J., Rudnicki J., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

893-897

PL

W pracy przedstawiono porównawcze wyniki badań warstw azotowanych na stali 316L wytworzonych metodami niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego na potencjale katody i w obszarze plazmy. Wykazano, że zmiana warunków polaryzacji obrabianego materiału w procesach azotowania jarzeniowego stali 316L nie wpływa istotnie na grubość warstwy, jej topografię powierzchni oraz skład chemiczny i fazowy. Procesy niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego zarówno na potencjale katody, jak i w obszarze plazmy w znaczącym stopniu poprawiają odporność korozyjną stali 316L, zwiększają jej mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie.

EN

The paper presents comparative results of examinations of the nitrided layers produced on 316L steel by low-temperature glow-discharge assisted nitriding with the samples placed on the cathode or in the plasma region. It has been shown that, in this process, a change of the polarization parameters don't affects essentially the thickness, surface topography, chemical composition, and phase composition of the nitrided layers produced on the 316L steel. The low-temperature glow-discharge nitriding process, irrespective of whether placed on the cathode or in the plasma region, appeared to increase significantly the corrosion resistance, microhardness and frictional wear resistance of the 316L steel.

13

Characteristics of surface layers produced on austenitic-ferritic stainless steel by low temperature glow discharge nitriding

Gołębiowski B., Zakroczymski T., Sobiecki R., Świątnicki W.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

320-323

EN

The paper is concerned with the influence of parameters of low-temperature glow discharge nitriding on the type, phase composition and microstructure of the surface layer produced on austenitic-ferritic stainless steel (EN X2CrNiMN23-5-3). It has been shown that by using low-temperature glow discharge nitriding it is possible to produce expanded austenite N (S-phase). It has also been found that even a slight change in the parameters of the nitriding process has a significant influence on the phase composition of the surface layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów niskotemperaturowego azotowania na rodzaj, skład fazowy i mikrostrukturę wytworzonej warstwy powierzchniowej na stali austenityczno-ferrytycznej EN: X2CrNiMN23-5-3. Wykazano, że w procesie niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego możliwe jest wytworzenie fazy S, jak również stwierdzono, że nawet niewielka zmiana parametrów procesu azotowania ma znaczący wpływ na skład fazowy wytworzonych warstw.

14

Analiza struktury właściwości warstw azotowanych wytworzonych na stali 316L w różnych obszarach wyładowania jarzeniowego

Borowski T., Kamiński J., Trojanowski J., Wierzchoń T.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2010

|

Vol. 30, nr 3

68-77

PL

W artykule przedstawiono struktury warstw azotowanych wytworzonych w procesie nisko-temperaturowego azotowania w warunkach wyładowania jarzeniowego w obszarze plazmy i na potencjale katody na stali austenitycznej 316L. Badania wykazały znaczący wpływ sposobu obróbki jarzeniowej na strukturę i skład fazowy wytworzonych warstw azotowanych, a także na odporność na zużycie przez tarcie i odporność korozyjną.

EN

The paper describes and compares the structures of the nitrided layers produced on AISI 316L austenitic steel by low-temperature nitriding conducted under glow discharge conditions at the cathodic potencial and in the plasma area. The structure and phase composition of the nitrided layers as well as their corrosion and frictional wear resistance appear to depend strongly upon the region where the samples were placed within the glow discharge.

15

Odporność korozyjna warstw wytworzonych na stali 316L w procesach niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego

Skołek-Stefaniszyn E., Brojanowska A., Trojanowski J., Sobiecki J. R., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2009

|

nr 4-5

138-141

PL

Stal austenityczną 316L poddano procesom niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego, w wyniku którego wytworzono warstwy zbudowane z austenitu azotowego, tzw. fazy S. Wykazano wpływ ciśnienia procesu azotowania jarzeniowego na strukturę, skład chemiczny i fazowy oraz grubość wytworzonej warstwy austenitu azotowego. Warstwy wytworzone przy wyższym ciśnieniu w komorze roboczej rzędu 4 mbar charakteryzują się mniejszą grubością, większą chropowatością powierzchni oraz mniejszą zawartością azotu w warstwie. Zapewniają jednak zwiększenie twardości stali austenitycznej przy zachowanej wysokiej odporności na korozję wżerową w 0,5 M roztworze wodnym NaCl. Obniżenie ciśnienia azotowania jarzeniowego do 2 mbar w znaczącym stopniu poprawia zarówno twardość jak i odporność korozyjną stali w roztworze zawierającym jony chlorkowe.

EN

Samples made of 316L steel were subjected to low-temperature glow discharge nitriding. The treatment produced diffusion-type surface layers composed of nitrogenexpanded austenite (known as the phase S, i.e. supersaturated solution of nitrogen in austenite). It has been shown that the structure, chemical and phase composition and thickness of the surface layer depended on the treatment pressure. The layers obtained at a higher pressure are thinner, their surface is more developed and the content of nitrogen is lower. They provide higher hardness and high pitting corrosion resistance in 0.5 M NaCl water solution. Decreasing the glow discharge nitriding pressure improves hardness as well as corrosion resistance in the solution with chlorine ions.

16

Charakterystyka powłok z fazy S otrzymanych na drodze reaktywnego rozpylania magnetronowego

Baranowska J., Fryska S., Przekop J., Suszko T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 9

19-21

PL

Badano możliwość otrzymywania fazy S metodą reaktywnego rozpylania magnetronowego. Powłoki zbudowane z fazy S poprawiają właściwości mechaniczne i tribologiczne stali austenitycznej bez obniżania jej odporności korozyjnej. Mikrostrukturę i budowę fazową powłok badano przy pomocy dyfrakcji rentgenowskiej, skaningowej mikroskopii elektronowej oraz mikroskopii sił magnetycznych. Ponadto zbadano twardość i przyczepność powłok. Badania potwierdziły możliwość otrzymywania tą metodą powłok o dobrych właściwościach mechanicznych i dobrej przyczepności. Przez zmianę udziału azotu w atmosferze możliwe było sterowanie jego zawartością w powłokach w szerokim zakresie stężeń. Wzrost zawartości azotu w powłoce wpływał w niewielkim stopniu na jej twardość, ale powodował wzrost kruchości. Wszystkie otrzymane powłoki były magnetyczne.

EN

In the paper the possibility to obtain S-phase by reactive magnetron sputtering was investigated. Coatings composed of S-phase improve mechanical and tribological properties of austenitic stainless steel maintaining at the same time its good corrosion resistance. Microstructure and phase composition were studied by means of X-ray diffraction (XRD and GXRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Magnetic Force Microscopy (MFM). Moreover hardness and adhesion of the coatings were evaluated. The results confirmed possibility to produce coatings with good mechanical properties and good adhesion using this method. Through the change of nitrogen partial pressure in the atmosphere it is possible to get the coatings with wide range nitrogen content in S-phase. An increase of nitrogen content increases the brittleness of the coating but has no significant effect on its hardness. Ali the coatings under investigation appeared to be magnetic.

17

The properties of hard coating composed of S-phase obtained by PVD method

Baranowska J., Fryska S., Przekop J., Suszko T.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2009

|

Vol. 33, nr 4

59-69

EN

S-phase usually is obtained by low temperature (<500 degrees centigrade) nitriding of austenitic stainless steel. It is hard and wear resistant phase with good corrosion properties. The paper presents the results of an investigation into coatings composed of S-phase produced by reactive magnetron sputtering. The microstructure and phase composition of the layers were investigated by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and glow discharge optical spectroscopy. Potentiodynamic corrosion tests and friction studies were used to characterize the exploitation properties of the coatings.

PL

Faza S tworząca się podczas niskotemperaturowego (<500 stopni Celsjusza) azotowania stali austenitycznej charakteryzuje się dużą twardością oraz dobrymi właściwościami tribologicznymi i odpornością na korozję. Przedstawiono wyniki badań właściwości powłok zbudowanych z fazy S i wytworzonych w procesie reaktywnego rozpylania magnetronowego. Badania mikrostruktury prowadzono metodami mikroskopii skaningowej. Skład fazowy ustalono metodą dyfrakcji rentgenowskiej w geometrii Bragga-Brentana oraz geometrii stałej wartości kąta padania. Określono zawartość azotu w powłokach metodą mikroanalizy rentgenowskiej (WDS) i (GD-OES) oraz właściwości korozyjne powłok metodą potencjometryczną, natomiast odporność na ścieranie metodą kulka-tarcza.

18

On low temperature ion nitriding of austenitic stainless steel AISI 316

Toshkov V., Russev R., Madjarov T., Russeva E.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 25, nr 1

71-74

EN

Purpose: The purpose of this paper is to discuss some problems concerning the extremely high values of the nitride layer hardness and the features of so called S-phase which are formed after low-temperature ion nitriding of high-alloyed austenitic (austenitic-ferritic) steels. Design/methodology/approach: The investigations are performed mainly by using of ray diffraction method after ion nitrided 316 (AISI) steel. Findings: As a result of the work some data, concerning the structure and substructure, the phase composition of the S-phase, crystal lattice, the broadening of diffraction reflexes, mechanism of transformation of gamma'- phase into S-phase, its high hardness etc. of the nitrided layer are obtained. It could be concluded that S-phase could be classified as a modified gamma'-phase. The extremely high values of the hardness could be explained by the high nitrogen concentration in the solid solution and by the presence of increased density of the defects in the austenitic volume, which is transformed in the new S-phase. Research limitations/implications: The potencionstatic investigations of the electrochemical properties of the nitriding probes, performed by us, confirmed the data, obtained by the literature, but this problem will be discussed in some of the next publications. Originality/value: The high micro- and macro-deformations of the lattice of S-phase could be explained by the considerable registered expansions and the angle replacements of the slope (psi) on the ray diffraction maxima. The registered macro deformations could reach immense values, in the range of (1.4 - 2.1)x10-2, which corresponds to macro deformations around 1900 - 2300 MPa (if we accept, for the austenite, the usual module of elasticity of 2.1x105 MPa). For such final decision it is necessary to obtain also some other confirmation facts.