Title of article :
Duplex Surface Treatment of AISI 1045 Steel via Plasma Nitriding of Titanized Layer
Author/Authors :
Sanjari, S Department of Metallurgy and Materials Engineering - Semnan University, Semnan, Iran , Habibolahzadeh, A Department of Metallurgy and Materials Engineering - Semnan University, Semnan, Iran , Heydarzadeh Sohi, M School of Metallurgy and Materials - College of Engineering - University of Tehran, Tehran, Iran
Abstract :
In this Study, surface of medium carbon steel (AISI 1045) was modified by titanizing followed by plasma nitriding. Titanizing was performed using pack cementation method, in a pack mixture of ferrotitanium, ammonium chloride and alumina, at 1223 K for 45 and 180 min. Plasma-nitriding was conducted at two temperatures of 803 and 823 K for 5 h, in a gas mixture of 75%N2+25%H2. The samples were characterized by scanning electron microscope (SEM), x-ray diffractometre (XRD), Vickers microhardness and pin-on-disk wear tests. The thicknesses of titanized layers was 8-10μm, the thicknesses had no significant change after plasma nitriding. The duplex treated layers consisted of Fe4N, TiN and TiCN phases. Lower titanizing time and higher plasma nitriding temperature provided superior wear resistance and hardness. The highest wear resistance and the lowest friction coefficient were achieved in the sample which was titanized for 45 min and then plasma nitrided at 823 K, with 2130 HV microhardness.
Farsi abstract :
در اين تحقيق سطح فولاد كربن متوسط (AISI 1045) توسط فرايندهاي تيتانيم دهي و به دنبال آن نيتروژن دهي پلاسمايي بهينه سازي شد. تيتانيم دهي با استفاده از روش سمنتاسيون جعبه اي با تركيبي از فروتيتانيم، كلرايد آمونيم و آلومينا در 950 درجه سانتيگراد براي مدت زمان 45 و 180 دقيقه انجام گرفت. نيتروژن دهي پلاسمايي نيز در دو دماي 530 و 550 درجه سانتيگراد براي 5 ساعت در تركيب گازي 75 درصد نيتروژن و 25 درصد حجمي هيدروژن صورت پذيرفت. نمونه ها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي، پراش پرتوي ايكس، ميكروسختي سنجي ويكرز و آزمايش سايش پين بروي ديسك مشخصه يابي شدند. ضخامت لايه هاي تيتانيم، 8-10 ميكرون اندازه گيري شد، و پس از نيتروژن دهي پلاسمايي نيز تغييرات قابل توجهي حاصل نشد. لايههاي سطحي تحت عمليات دومرحله اي شامل فازهايFe4N، TiNو TiCNبودند. زمان تيتانيم دهي كمتر و دماي نيتروژن دهي پلاسمايي بالاتر مقاومت به سايش و سختي بالاتري را فراهم آورد. بالاترين مقاومت به سايش و كمترين ضريب اصطكاك مربوط به نمونه اي با سختي 2130 ميكروويكرز بود كه براي 45 دقيقه تيتانيم دهي و سپس در 550 كلوين نيتروژن دهي پلاسمايي شده بود.
Keywords :
medium carbon steel , duplex treatment , plasma nitriding , titanizing , microhardness , wear
Journal title :
Astroparticle Physics