بررسي آزمايشگاهي تأثير نيتروژن‌دهي پلاسمايي بر روي رفتار سايشي نمونه‌هاي كوچك ديسكي شكل فولاد ساده كربني CK45 مورد استفاده در ادوات كشاورزي

امروزه استفاده از قطعات مستحكم و مقاوم در برابر ضربه و سايش جهت افزايش كارايي و طول عمرقطعات كشاورزي مورد استفاده در مزارع جهت افزايش طول عمر و بازده قطعات و دستگاه‌ها امري ضروري است. استفاده از روش‌هاي سخت‌كاري سطحي همانند نيتروژن‌دهي، كربن‌دهي، سخت كردن القايي و غيره، رفتار سايشي و خوردگي قطعات را بهبود مي‌بخشد. در فرآيند نيتروژن‌دهي، نيتروژن اتمي توسط منابع مايع، نيتروژن‌دهي در حمام نمك و يا گازي، نيتروژن‌دهي پلاسمايي تأمين شده و سپس با استفاده از شرايط مناسب همانند حرارت به داخل ساختار زمينه نفوذ مي‌كند. در اين ميان نيتروژن‌دهي پلاسمايي به دليل پايين بودن دماي انجام عمليات، كمتر بودن زمان آزمايش نسبت به ديگر فرآيندها و همچنين پايين‌تر بودن ميزان آلودگي محيط زيست كه به‌ترتيب منجر به كاهش تغييرات ابعادي و اعوجاج در نمونه، كاهش هزينه عمليات و همچنين كاهش ناخالصي‌هاي موجود در پوشش مي‌گردد، مورد توجه قرار گرفته است. بنابراين در اين مقاله جهت بهبود طول عمر قطعات كشاورزي، سطح فولاد ساده كربني CK45 تحت فرآيند نيتروژن‌دهي پلاسمايي با مشخصات دماي 450 درجه سانتي‌گراد، ولتاژ 480 ولت، شدت جريان 11 آمپر و فشار 1-8 تور با نسبت گاز نيتروژن 33/0 درصد قرار گرفته و سپس خواص فازي و تركيب پوشش نفوذي، ساختاري و سايشي آن، به‌ترتيب به‌وسيله XRD، AFM، FESEM و پين بر روي ديسك ارزيابي گرديده، منحني انتقال سختي نيز از نمونه سطح مقطع زده شده تا عمق نمونه تحت بار 50 گرم صورت پذيرفته و آزمايش سايش مطابق استاندارد ASTM G99-90 به‌وسيله پين‌هاي ساينده تنگستن كبالت با راس كروي به شعاع 5 ميلي‌متر و تحت بار 10 نيوتن انجام شده است. نتايج نشان‌دهنده تشكيل فازهاي تركيبي ỳ+ε و ε در سطح نمونه است و ساختار سطحي كاملاً هموار، يكنواخت و داراي اندازه ذرات در محدوده 40 تا 70 نانومتر، همراه با سختي 810 ويكرز، ضريب اصطكاك 0/38 و انرژي شكست 57/3 ژول بر سانتي‌متر مربع است. مكانيزم اصلي رفتار سايشي فولاد نيتروژن‌دهي شده مي‌تواند مكانيزم تحمل بار توسط لايه تركيبي ỳ+ε و لايه نفوذي همراه با تشكيل تركيبات اكسيدي ناشي از پين بر روي سطح باشد.