تاثیر متغیرهای فرایند نیتروژن دهی در دو روش نیتروژن دهی پلاسمایی متداول و توری فعال بر خواص سطحی و لایه های نیتریدی در فولاد گرم کار AISI H13

هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر متغیرهای فرایند نیتروژن دهی، یعنی فرکانس و چرخه ی کاری، بر نمونه هایی با شیارهای مختلف در دو روش نیتروژن دهی پلاسمایی متداول و با توری فعال می باشد. نمونه های اتصال یافته شامل بلوک فلزی از جنس فولاد ساده ی کربنی با شیار های مکعب مستطیلی به عمق 2، 4، 6، 8 و 10 میلی متر، ارتفاع 40 میلی متر و پهنای 20 میلی متر و یک بلوک فلزی از جنس فولاد گرم کار AISI H13 به ابعاد 10 40 60 میلی متر تهیه شدند. نمونه های اتصال یافته در محیط75%H2-25%N2، دمای °C 500، چرخه های کاری 40، 60 و 80 درصد و فرکانس های 8 و 10 کیلوهرتز به مدت زمان 5 ساعت با دو روش متداول و توری فعال نیتروژن دهی پلاسمایی شدند. خواص نمونه های نیتروژن دهی شده با اندازه گیری ضخامت لایه ی ترکیبی، عمق نفوذ نیتروژن، تعیین نوع ترکیبات فازی و تغییرات ریزسختی بررسی شدند. نتایج آزمایش ها نشان دادند که در روش نیتروژن دهی پلاسمایی متداول و با چرخه ی کاری 80 درصد و عمق شیار 2 میلی متر، پدیده ی کاتد توخالی اتفاق می افتد، و این منجر به گرمایش بیش تر نمونه می شود. این در حالی است که پدیده ی کاتد توخالی در روش نیتروژن دهی پلاسمایی به روش توری فعال رخ نمی دهد. مورفولوژی سطح نمونه های نیتروژن دهی شده به روش متداول شامل ذرات گل کلمی بودند، در حالی که سطح نمونه های نیتروژن دهی شده به روش توری فعال، از ذرات نیتریدی به شکل شش وجهی با توزیع یکنواخت پوشیده شده بود.