بررسی آزمایشگاهی تاثیر نیتروژن دهی پلاسمایی بر روی رفتار سایشی نمونه های کوچک دیسکی شکل فولاد ساده کربنی CK45 مورد استفاده در ادوات کشاورزی

امروزه استفاده از قطعات مستحکم و مقاوم در برابر ضربه و سایش جهت افزایش کارایی و طول عمرقطعات کشاورزی مورد استفاده در مزارع جهت افزایش طول عمر و بازده قطعات و دستگاه ها امری ضروری است. استفاده از روش های سخت کاری سطحی همانند نیتروژن دهی، کربن دهی، سخت کردن القایی و غیره، رفتار سایشی و خوردگی قطعات را بهبود می بخشد. در فرآیند نیتروژن دهی، نیتروژن اتمی توسط منابع مایع، نیتروژن دهی در حمام نمک و یا گازی، نیتروژن دهی پلاسمایی تامین شده و سپس با استفاده از شرایط مناسب همانند حرارت به داخل ساختار زمینه نفوذ می کند. در این میان نیتروژن دهی پلاسمایی به دلیل پایین بودن دمای انجام عملیات، کمتر بودن زمان آزمایش نسبت به دیگر فرآیندها و همچنین پایین تر بودن میزان آلودگی محیط زیست که به ترتیب منجر به کاهش تغییرات ابعادی و اعوجاج در نمونه، کاهش هزینه عملیات و همچنین کاهش ناخالصی های موجود در پوشش می گردد، مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین در این مقاله جهت بهبود طول عمر قطعات کشاورزی، سطح فولاد ساده کربنی CK45 تحت فرآیند نیتروژن دهی پلاسمایی با مشخصات دمای 450 درجه سانتی گراد، ولتاژ 480 ولت، شدت جریان 11 آمپر و فشار 1- 8 تور با نسبت گاز نیتروژن 33/0 درصد قرار گرفته و سپس خواص فازی و ترکیب پوشش نفوذی، ساختاری و سایشی آن، به ترتیب به وسیله XRD، AFM، FESEM و پین بر روی دیسک ارزیابی گردیده، منحنی انتقال سختی نیز از نمونه سطح مقطع زده شده تا عمق نمونه تحت بار 50 گرم صورت پذیرفته و آزمایش سایش مطابق استاندارد ASTM G99-90 به وسیله پین های ساینده تنگستن- کبالت با راس کروی به شعاع 5 میلی متر و تحت بار 10 نیوتن انجام شده است. نتایج نشان دهنده تشکیل فازهای ترکیبی ỳ+ε و ε در سطح نمونه است و ساختار سطحی کاملا هموار، یکنواخت و دارای اندازه ذرات در محدوده 40 تا 70 نانومتر، همراه با سختی 810 ویکرز، ضریب اصطکاک 0/38 و انرژی شکست 57/3 ژول بر سانتی متر مربع است. مکانیزم اصلی رفتار سایشی فولاد نیتروژن دهی شده می تواند مکانیزم تحمل بار توسط لایه ترکیبی ỳ+ε و لایه نفوذی همراه با تشکیل ترکیبات اکسیدی ناشی از پین بر روی سطح باشد.