حسین معدنی پور - کارشناس مهندسی متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران
حسین آقاجانی - دانشجوی دکتری مهندسی مواد، دانشگاه علم و صنعت ایران
منصور سلطانیه - دانشیار دانشگاه علم و صنعت ایران
فرزاد محبوبی - دانشیار، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

در این پژوهش به منظور بررسی تأثیر عملیات حرارتی اولیه بر نفوذ نیتروژن در فولاد ابزار گرم کار در فرایند نیتروژن دهی پلاسمایی، سه عملیات آنیل شامل گرم کردن تا دمای 720 درجه سانتی گراد، نگه داشتن در این دما به مدت 20 دقیقه و سرد کردن یکنواخت و تعادلی درون کوره، نرماله کردن شامل گرم کردن تا دمای 720 درجه سانتی گراد، نگه داشتن در این دما به مدت 20 دقیقه و سرد کردن نمونه در هوا و کوئنچ و تمپر شامل گرم کردن تا دمای 860 درجه سانتی گراد، نگه داشتن در این دما به مدت 15 دقیقه، سرد کردن نمونه در روغن، گرم کردن تا دمای 630 درجه سانتی گراد، نگه داشتن در این دما به مدت 15 دقیقه و سرد کردن نمونه در هوا بر روی نمونه هایی از فولاد ابزار گرم کار صورت پذیرفت که از ابتدا دارای ساختار پرلیتی بودند. سپس عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی در دمای 550 درجه سانتی گراد، زمان 5 ساعت و ترکیب گاز N275% - H225% بر روی نمونه انجام شد. مشاهدات نشان داد که نمونه آنیل دارای کمترین ضخانت لایه نفوذی می باشد. با انجام عملیات نرماله کردن، بیشترین ضخامت لایه نفوذی به دست می آید. در عملیات کوئنچ تمپر نیز ضخامت لایه نفوذی چندان زیاد نشده و نزدیک به ضخامت لایه نفوذی نمونه آنیل شده است. در نتیجه می توان گفت که علیرغم بزرگ شدن دانه های فریت در حالت آنیل شده، نفوذ کمتر از حالت پرلیتی (نمونه مرجع) بوده است، بنایراین نفوذ کاملاً حجمی نبوده است. به علاوه افزایش مرزدانه هم تأثیر زیادی در نفوذ نیتروژن نداشته است (نمونه کوئنچ تمپر). با توجه با مشاهدات می توان اظهار داشت در دمای 550 درجه سانتی گراد هنوز نفوذ به اندازه دانه زمینه بستگی دارد و مکانیزم آن از نفوذ مرزدانه ای به نفوذ حجمی تغییر نیافته است.

واژه های کلیدی: فولاد ابزار گرم کار، نیتروژن دهی پلاسمایی، عملیات حرارتی، لایه نفوذی، لایه ترکیبی.