Influence of steel composition and plastic deformation on the surface properties induced by low temperature thermochemical processing

摘要

Lav-temperatur termokemisk overfladehærdning i form af nitrering, karburering og nitrokarburering anvendes til at forbedre egenskaberne af rustfri ståltyper mht. slid, udmattelse og korrosionsbeskyttelse. Opløsning af nitrogen- og/eller karbonatomer i materialets overflade fører til dannelse af en overmættet fast opløsning kaldet expanderet austenit eller S-fase. Expanderet austenit er kendetegnet ved stor hårdhed, optil 1400 Vickers, og høje trykspændinger i overfladen, som resulterer i øget modstandsdygtighed mod slid og udmattelse. Samtidigt med forbedringen af disse egenskaber bibeholdes eller forbedres korrosionsbeskyttelsen af det rustfri stål.På trods af at lav-temperatur termokemiske processer på austenitiske rustfri ståltyper er rigt beskrevet i litteraturen, har andre klasser af rustfrit stål og betydningen af materialets begyndelsestilstand, som f.eks.fasesammensætningen og/eller plastisk deformation ikke fået samme opmærksomhed.Emnet for denne Ph.D afhandling er at studere betydningen af materialets initiale fasesammensætning og plastiske deformations tilstand for egenskaberne af overfladelag opnået gennem lav-temperatur termokemiske processer. Dele af dette Ph.D. projekt er udført i forbindelse med det europæiske projekt “PressPerfect”, hvori adskillige industrielle og universitetspartnere er involveret. Hovedformålet med ”PressPerfect” projektet varat finde en metode til at forudsige effektiviteten af høj-kvalitets rustfri ståltyper efter formgivnings- og færdigbehandlingsprocesser. Ph.D. projektet fokuserer på optimering af lav-temperatur termokemiske processer for adskillige klasser af rustfrit stål som anvendes i industriel produktion.De udførte aktiviteter omfatter undersøgelser og karakterisering af følgende aspekter:‐ Betydningen af plastisk deformation forud for lav-temperatur termokemiske processer‐ Betydningen af materialets initiale fasesammensætning for egenskaberne og morfologien af detnitrerede/nitrokarburerede overfladelag‐ Betydningen af legering med indskudsatomer på de mekaniske egenskaber af rustfrit stål‐ Undersøge korrosionsegenskaberne af lag af ekspanderet austenit‐ Undersøge residuale trykspændinger i ekspanderet austenit og effekten af materialets tilstand forudfor nitrering/nitrokarburering på spændingsfordelingenDe anvendte eksperimentelle teknikker omfatter Røntgendiffraktion (XRD), Glow Discharge optiskemissions spektroskopi (GD-OES), skanning elektron mikroskopi (SEM), lysoptisk mikroskopi (LOM) og hårdhedsmålinger.