مقاومت به خوردگی عالی فولاد ضدزنگ 304 پس از نیتروکربوریزاسیون مایع
High corrosion resistance performance of 304 stainless steel after liquid nitrocarburization (2 August 2018)
فولاد ضدزنگ (استینلس استیل) آستنیتی 304 (SS 304) به صورت گسترده در بخش‌های مختلف صنعت مانند صنعت نفت، تجهیزات فراوری مواد شیمیایی و اجزای راکتور هسته‌ای به کار می‌رود. آلیاژ SS 304T غیر-فررومغناطیسی بوده و دارای جقرمگی بالا است اما استحکام، سختی و مقاومت به سایش ضعیفی دارد. با این حال، در برخی از شرایط کاری که سولفید هیدروژن (H2S) حضور دارد، آلیاژ SS 304 دچار خوردگی می‌شود. سولفید هیدروژن نه تنها موجب خوردگی شدید می‌شود، بلکه موجب بروز ترک هیدروژنی و ترک خوردگی تنشی و سایر شکل‌های خوردگی موضعی می‌شود. در نتیجه، این نقطه ضعف‌ها، کاربرد فولاد SS 304 در شرایط محیطی شدید را محدود کرده‌اند. اما محققین در پژوهش‌های گسترده نشان داده‌اند که نیتروکربوریزاسیون، کربوریزاسیون یا نیترو-کربوریزاسیون می‌تواند خواص سایشی و مکانیکی سطح آلیاژهای فولاد ضدزنگ آستنیتی را افزایش دهند.
نیتروکربوریزاسیون مایع (LNC) به عنوان یک فرایند صنعتی برای اصلاح سطح فولادها توسعه یافته است. این فرایند، دوستار محیط زیست بوده و می‌تواند برای افزایش سختی فولاد ضدزنگ و فولادهای آلیاژی به کار رود.
در این راستا، در پژوهشی که در مجله معتبر Composites Part B: Engineering منتشر شده است، محققین با بهره گرفتن از فرایند نیتروکربوریزاسیون مایع، اقدام به بهبود خواص سایشی و مقاومت به خوردگی فولاد SS 304 کرده‌اند. در این پژوهش، پوشش‌های کامپوزیتی جدیدی بر روی سطح فولاد رونشین شدند. فرایند نیتروکربوریزاسیون مایع به مدت 8 ساعت در دمای 430 درجه سانتیگراد صورت گرفت. در طول این فرایند در حمام نمک نیتروکربوریزاسیون، اتم‌های نیتروژن به سطح نمونه نفوذ می‌کنند تا لایه نیتریدی تشکیل شود. نتایج تست‌های سایش نشان داد که مقاومت به سایش این فولاد پس از انجام فرایند مورد نظر، افزایش یافته است. همچنین مشخص شد که پس از انجام فرایند، فاز-S آستنیت (آستنیت انبساط یافته) تشکیل می‌شود که موجب شد حتی پس از تست خوردگی، سطح بدون تغییر باقی بماند و مقاومت به خوردگی افزایش یابد. علاوه بر آن، چگالی جریان خوردگی نیز به شدت کاهش یافت. ثابت نفوذ پایین اتم هیدروژن در فاز-S، احتمال بروز ترک محیطی در اثر سولفید هیدروژن را کاهش داد و مقاومت به خوردگی در برابر سولفید هیدروژن، پس از فرایند نیتروکربوریزاسیون مایع، به شدت افزایش یافت.
DOI: 10.1016/j.compositesb.2018.07.062
گروه علمی و پژوهشی مهندسی و علم مواد (MatRes)
