NITRURAZIONE E POST-OSSIDAZIONE SU ACCIAI SPECIALI DA COSTRUZIONE: CORROSIONE, USURA E FATICA

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1 Memorie >> Trttmenti termici NITRURAZIONE E POST-OSSIDAZIONE SU ACCIAI SPECIALI DA COSTRUZIONE: CORROSIONE, USURA E FATICA S. Brell, M. Bonirdi, F. D Errico, A. Sironi Gli ccii nitrurti sono spesso sottoposti l trttmento di post-ossidzione per migliorre l loro resistenz ll corrosione; tuttvi non è noto qule si l effetto di questo post-trttmento sulle proprietà meccniche dei componenti così trttti, in prticolre sull resistenz ftic. Il presente lvoro mostr i risultti di un serie di prove di corrosione, di ftic e di usur su un cciio 42CrMo4 nitrurto e successivmente post-ossidto in differenti tmosfere. Le condizioni di prov nlizzte sono stte le seguenti: 1. nitrurzione controllt in gs (550 C per 6.5 ore) 2. come 1 seguito d un trttmento di post-ossidzione in H2O (525 C per 3 ore) 3. come 1 seguito d un trttmento di post-ossidzione in CO2 (525 C per 3 ore) 4. come 1 seguito d un trttmento di post-ossidzione in NOx (525 C per 3 ore) Le quttro condizioni sperimentli indicte sono stte inizilmente nlizzte secondo i metodi di studio clssici dei trttmenti termochimici superficili (esmi metllogrfici, diffrzione rggi x, prove di microdurezz). Successivmente è stt vlutt l resistenz ll corrosione degli strti nitrurti e nitrurti-ossidti medinte curve potenziodinmiche in soluzione neutr contenente 35 g/l di NCl tempertur miente. Le prove di ftic sono stte eseguite in flessione rotnte determinndo il limite di ftic dei cmpioni medinte il metodo stir cse reve (metodo di Dixon). Il comportmento d usur è stto studito medinte un mcchin di prov in configurzione pin-on-ring in condizione di striscimento secco (ntgonist: WC-9%Co): tle prov h permesso di determinre si l perdit di peso in funzione dell distnz striscit si il coefficiente di ttrito. I provini post-ossidti, grzie ll presenz di nitruri di ferro (tipo Fe3N nd Fe4N) e mgnetite sull prte più estern dello strto indurito, mostrno un miglior comportmento corrosione e d usur rispetto i provini solo nitrurti. L resistenz ftic risult essere identic per tutte le condizioni sperimentli nlizzte, confermndo che l post-ossidzione non peggior il comportmento meccnico dei componenti così trttti. PAROLE CHIAVE: trttmenti termici, cciio, INTRODUZIONE L nitrurzione è un trttmento termochimico di diffusione di zoto tomico in un mtrice ferritic. Questo trttmento port ll formzione di uno strto superficile d elevt durezz e miglior si l resistenz ftic si l resistenz d usur dei componenti così trttti. Silvi Brell, Mrco Bonirdi, Frizio D Errico, Alessi Sironi Politecnico di Milno, Diprtimento di Meccnic All interno di un strto nitrurto si possono generlmente identificre due zone. L zon più prossim ll superficie, molto sottile (5 30 ìm), è costituit principlmente d composti dell zoto con Fe, Cr, Al, Mo, Mn (nel cso del ferro si trtt di nitruri å- Fe2-3N e ã -Fe4N). Viene generlmente chimt coltre inc per l prticolre colorzione dell microstruttur che, dopo ttcco chimico, ppre incstr. Al di sotto dell coltre inc si trov l cosiddett zon di diffusione, in cui l zoto è disperso si in form di composti che, soprttutto, in soluzione solid del reticolo cristllino [Çelik, 1996]. l metllurgi itlin >> prile

2 Trttmenti termici << Memorie MATERIALE C MN CR SI P S MO MATERIALE YS [MP] UTS [MP] El [%] Z [%] 42CrMo4 0,38 0,65 1,20 0,4 0,03 0,032 0,15 AISI ,4 55,7 T. 1 Composizione chimic (peso %) del mterile nlizzto. Chemicl composition (wt.%) of the tested mteril. T. 2 Proprietà meccniche del mterile nlizzto. Mechnicl properties of the tested mteril. Normlmente lo strto di coltre inc è poroso e questo ftto tende ridurre l resistenz ll corrosione dei componenti trttti. Un possiile soluzione per ovvire questo prolem è dt dl trttmento di post-ossidzione, comunemente pplicto in questi ultimi nni dopo i processi di nitrurzione e nitrocrurzione per migliorre l resistenz corrosione in ri [Hoppe, 1998] [Dwes, 1983]. Nel doppio processo nitrurzione + post-ossidzione, lo strto nitrurto deve essere visto come il sustrto per il successivo processo di ossidzione [Mittermeijer, 1985]. L formzione e l morfologi dello strto di ossido è perciò fortemente influenzt dll porosità e dll ntur dell coltre inc: se il trttmento di post-ossidzione è relizzto correttmente, si osserverà l przile decomposizione dei nitruri di ferro in ossidi (principlmente mgnetite e emtite) e l successiv costipzione dei micropori dell coltre inc [Zltnovic, 2004]. Benché si noto che i trttmenti di nitrurzione seguiti d post-ossidzione migliorino l resistenz ll corrosione degli ccii, tuttvi mncno informzioni sull effetto di questi processi su lcune loro proprietà meccniche, quli d esempio l resistenz ftic e d usur. Scopo del presente lvoro per poter contriuire ll comprensione dei fenomeni è perciò quello di determinre le proprietà meccniche di resistenz ftic e d usur di strti nitrurti e ossidti, nonché verificre l loro effettiv resistenz ll corrosione. A tl fine sono stti presi in considerzione i risultti sperimentli di differenti prove eseguite su strti nitrurti e post-ossidti, confrontndoli con quelli ottenuti sul corrispondente strto nitrurto, non soggetto l trttmento di post-ossidzione. PARTE SPERIMENTALE Mterili e trttmenti Il mterile studito è un cciio 42CrMo4 temprto e rinvenuto (onificto), proveniente d rre di 12 mm di dimetro. L composizione chimic e le proprietà meccniche sono riportte nelle T. 1 e 2. L composizione chimic di questo cciio è, come si può notre, del tutto sovrpponiile quell di un cciio tipo AISI L microstruttur rilevt dopo ttcco con Nitl 2% è mrtensite rinvenut con un durezz dell ordine dei 300 e 320 HV. Tutti i provini ricvti dlle rre in oggetto hnno suito un trttmento di nitrurzione gssos con potenzile controllto 550 C per 6.5 ore in un forno industrile. Successivmente i provini sono stti post-ossidti 525 C per 3 ore utilizzndo tre differenti tmosfere gssose ossidnti (H2O, CO2 e NOx), in modo d ottenere le seguenti quttro condizioni sperimentli di trttmento: provini nitrurti; provini nitrurti e post-ossidti in H2O; provini nitrurti e post-ossidti in NOx; provini nitrurti e post-ossidti in CO2. Prove sperimentli Al fine di crtterizzre lo strto nitrurto e quelli nitrur- c d Fig. 1 Profili di microdurezz e spetto microstrutturle dello strto dei composti per i quttro trttmenti studiti. ) Provino nitrurto: profondità efficce: 240 ìm; strto dei composti (frecci): 16 ìm. ) Provino nitrurto e post-ossidto in H2O: profondità efficce: 280 ìm; strto dei composti: 14 ìm. c) Provino nitrurto e post-ossidto in NOx: profondità efficce: 280 ìm; strto dei composti: 14 ìm. d) Provino nitrurto e post-ossidto in CO2: profondità efficce: 260 ìm; strto dei composti: 16 ìm. Microhrdness profiles nd microstructurl fetures of the white lyer for ech tretments. ) Nitrided specimen: effective depth: 240 ìm; compound lyer (rrow): 16 ìm. ) Nitrided nd H2O post-ox specimen: effective depth: 280 ìm; compound lyer (rrow): 14 ìm. c) Nitrided nd NOx post-ox specimen: effective depth: 280 ìm; compound lyer: 14 ìm (rrow). d) Nitrided nd CO2 post-ox specimen: effective depth: 260 ìm; compound lyer: 16 ìm (rrow). 38 prile 2007 << l metllurgi itlin

3 Memorie >> Trttmenti termici ti e post-ossidti, tutti i provini sono stti inizilmente nlizzti con metodi trdizionli medinte microscopi ottic ed elettronic scnsione, determinzione del profilo di microdurezz (Vickers, 100 gf) e diffrzione rggi-x (rdizione Cu Ká in film sottile). Il comportmento corrosione è stto vlutto determinndo le curve potenziodinmiche (PD) in un soluzione neutr contenente 35 g/l di NCl, disciolti in cqu pur con resistività pri 18 Mflcm. Le curve PD sono stte registrte nell intervllo di tensione mv con scnsione di 1 mv/s. Le prove di usur sono stte eseguite in configurzione pin-on-ring in condizioni di striscimento secco. L ntgonist dei cmpioni di prov (pin di 8mm di dimetro) è un nello sinterizzto in WC-9% Co (ring). Le prove di usur sono stte relizzte in ri e tempertur miente e l durt dell prov h previsto un distnz di striscimento di 1000 m con velocità di striscimento di 0.2 m/s; il crico pplicto è stto di 100 N. Quest prticolre configurzione sperimentle permette di simulre fenomeni di usur desiv e/o trio-ossidtiv dei cmpioni in termine di perdit di volume/peso; inoltre, durnte l prov, è possiile determinre nche il coefficiente di ttrito. I dti sperimentli rccolti sono stti nlizzti secondo l norm ASTM G99. Le prove di ftic sono stte eseguite in flessione rotnte (rpporto di crico R pri -1) in ri e tempertur miente seguendo l norm ISO 1143; scopo delle prove er l determinzione del limite di ftic dell cciio nell vrie condizioni sperimentli proposte. Le prove sono stte interrotte dopo 5?106 cicli (run-out) ed il limite di ftic è stto clcolto utilizzndo il metodo stir-cse reve.[dixon et l., 1969]. RISULTATI E DISCUSSIONE Microdurezz, microstruttur e diffrzione rggi x In Fig. 1 sono riportti i profili di microdurezz e l spetto metllogrfico dei provini come osservto in microscopi elettronic scnsione. Si può notre che i provini nitrurti + post-ossidti evidenzino un incremento nello spessore efficce rispetto i soli provini nitrurti ed un legger diminuzione dell durezz mssim in superficie. Questo fenomeno può essere spiegto considerndo che, durnte il trttmento di post-ossidzione, prte dell zoto presente nell coltre nitrurt tende d diffondere verso le zone più interne del mterile. Le sezioni metllogrfiche trsversli mostrno come lo spessore efficce complessivo si pressoché simile per ciscun trttmento di post-ossidzione mentre l morfologi degli strti post-ossidti ppre invece completmente differente in relzione ll tipologi di tmosfer ossidnte che li h prodotti. I provini solo nitrurti presentno uno strto di composti prevlentemente poroso; l contrrio, dopo il trttmento di post-ossidzione, l zon poros viene przilmente costipt d ossidi le cui crtteristiche morfologiche dipendono grndemente dll tmosfer che li h generti. I provini post-ossidti in NOx presentno uno strto comptto ed omogeneo con ottim desione l su-strto nitrurto; dopo trttmento in CO2, invece, lo strto ossidto mostr diverse cricche e discontinuità superficili. D ultimo l tmosfer ossidnte di H2O form uno strto con morfologi intermedi i due precedentemente descritti. Fig. 2 Diffrttogrmmi rggi-x dei trttmenti studiti. X-ry diffrctogrms for the tested tretments. In Fig. 2 sono riportte i diffrttogrmmi rggi-x per i quttro trttmenti studiti. I provini nitrurti evidenzino uno strto costituito principlmente d nitruri å-fe2-3n; in minore quntità sono tuttvi presenti nche nitruri ã -Fe4N, mentre non si segnl l presenz di picchi corrispondenti ll fse á-fe. Gli strti nitrurti e post-ossidti sono invece formti essenzilmente d ossidi di ferro tipo mgnetite (Fe3O4) ed emtite (Fe2O3). L tmosfer gssos di CO2 promuove l formzione del più lto livello di Fe2O3 (emtite) mentre lo strto ottenuto con trttmento in tmosfer di NOx è formto principlmente d Fe3O4 (mgnetite). Qunto osservto livello microgrfico e medinte diffrttometri rggi-x è spiegile considerndo il meccnismo di formzione di uno strto nitrurto e i fenomeni che si verificno durnte il successivo processo di post-ossidzione. l metllurgi itlin >> prile

4 Trttmenti termici << Memorie c d Durnte il trttmento di nitrurzione si ssiste dpprim ll formzione di nitruri tipo ã quindi, l crescere dell concentrzione di zoto, ll formzione dei nitruri tipo å; nel momento in cui l zoto super l sogli di sturzione nei nitruri å, si osserv l ricominzione in form molecolre N2 e si creno dei micro-vuoti nell coltre inc che, come conseguenz mnifest l clssic porosità. Normlmente i nitruri ã, cus del loro minor contenuto di zoto rispetto i nitruri å, si formno preferiilmente ll interfcci con il mterile se senz evidenzire lcun microporosità [Doche, 2002] [Zltnovic, 2003]. L ossidzione dello strto nitrurto pss invece ttrverso l decomposizione dei nitruri å e il successivo ccrescimento degli ossidi di ferro (prim mgnetite-fe3o4 e successivmente, l crescere dell concentrzione di ossigeno, emtite-fe2o3). Infine l differenz esistente tr il volume specifico dei nitruri å e quello degli ossidi di ferro, permette di ottenere un progressiv costipzione delle microporosità dello strto dei composti [Hoppe, 1998] [Borgioli, 2002]. I differenti livelli di ossidzione ottenuti in questo studio possono perciò essere spiegti ttrverso semplici considerzioni legte l potenzile di ossidzione dell tmosfer nel forno. Se si consider che tutti i trttmenti di post-ossidzione sono stti relizzti ll stess tempertur e per l stess durt, si rriv ll proile conclusione che l ttività dell ossigeno nelle tmosfere ossidnti è differente; in ordine crescente, dl meno ossidnte l più ossidnte: NOx, H2O e CO2 [Mhoui, 2005]. L morfologi superficile dei nitruri e degli ossidi, ottenut dopo i quttro trttmenti studiti, è riportt in Fig. 3. Le immgini delle superfici trttte mettono in luce ulte- Fig. 3 Aspetto superficile dei quttro trttmenti studiti. ) Provini nitrurti; ) Provini post-ossidti in H2O; c) Provini post-ossidti in NOx; d) Provini post-ossidti in CO2. SEM surfce microgrphs of tested smples. ) Nitrided specime; ) Nitrided nd H2O post-ox specimen; c) Nitrided nd NOx post-ox specimen; d) Nitrided nd CO2 postox specimen. Fig. 4 Curve potenziodinmiche per i quttro trttmenti studiti. PD curves of tested specimens. 40 prile 2007 << l metllurgi itlin

5 Memorie >> Trttmenti termici PROVINO Nitrurti Post-ox H2O Post-ox NOx Post-ox CO2 ÄVP (mv) vs. Ag/AgCl VBD (mv) vs. Ag/AgCl Log ip (ma/cm 2 ) ~ -2.9 ~ -3.8 ~ -3.2 ~ -3.8 T. 3 Vlori di ÄVP e VBD per i diversi trttmenti. ÄVP e VBD for tested specimens. T. 4 Tsso d usur (mm 3 /mn) dei quttro trttmenti studiti. Wer rte (mm 3 /mn) for the tested tretments (pplied lod: 100N). PROVINI NITRURATI PROVINI POST-OX IN H2O PROVINI POST-OX IN NOX PROVINI POST-OX IN CO2 4, , , , riori differenze morfologiche tr i provini studiti. I provini solo nitrurti presentno limitte microporosità ffiornti ll superficie; un situzione con più mrct microporosità può essere osservt invece nei provini post-ossidti in CO2. Al contrrio, si gli strti post-ossidti in H2O che in NOx mostrno uno strto di ossidi uniforme e continuo, senz microporosità. Prove di Corrosione In Fig. 4 sono riportte le curve potenziodinmiche (PD) per i quttro trttmenti studiti. Tutte le curve PD mostrno un comportmento ttivo-pssivo con un plteu di pseudo-pssività di mpiezz VP ed un potenzile di rottur del film pssivo VBD; l densità di corrente di pssivzione è indict con ip. I vlori di questi tre prmetri, strettmente correlti ll resistenz ll corrosione del mterile/trttmento esminto, sono riportti nell T. 3. Le prove evidenzino chirmente come l resistenz ll corrosione tempertur miente in soluzione neutr contenente 35 g/l di NCl si strettmente dipendente dl trttmento eseguito. I provini nitrurti e nitrurti + post-ossidti in H 2 O e NO x Fig. 5 Perdit di volume in funzione dell distnz di striscimento. Volume loss s function of sliding distnce. mostrno tutti un cmpo di pssivzione molto esteso dell ordine di mV con vlori di tensione di rottur qusi equivlenti e prossimi 700mV. Un cert differenz è invece osservile in termini di densità di corrente, ossi in termini di velocità di corrosione degli strti, dove il migliore comportmento è mostrto di provini postossidti in H2O seguiti di provini post-ossidti in NOx e d quelli semplicemente nitrurti. Un discorso prte meritno i provini post-ossidti in CO2. Inizilmente l densità di corrente misurt è del tutto confrontile con quell dei provini post-ossidti in H2O m, dopo un limitto umento di tensione (circ 300 mv) si ssiste ll rottur premtur del film pssivo con conseguente comportmento ttivo e peggiormento dell resistenz ll corrosione dello strto post-ossidto. Prove di usur In Fig. 5 è riportto il grfico rppresenttivo delle prove di usur ove si può osservre l ndmento dell perdit di volume dei provini in relzione ll distnz di striscimento percors. Poiché il comportmento mostrto in Fig. 5 rppresent l condizione di usur qundo il conttto tr le due superficie è regime, si osserv un ndmento pressoché linere dell perdit di volume. A regime, inftti, i tssi d usur per tutti i trttmenti studiti sono tr loro confrontili (medesimo ordine di grndezz) come mostrto in T. 4. [Alsrn, 2004]. Anlizzndo in dettglio i dti si osserv, però, che gli strti superficili sottoposti prov mostrno due comportmenti distinti. I provini solo nitrurti e quelli post-ossidti in CO2 si comportno in modo simile evidenzindo vlori di usur linere en superiori quelli dei provini trttti con H2O e NOx. Questo differente comportmento trov spiegzione considerndo l morfologi dello strto ossidto. Se l ossido si present comptto e uniforme, come nel cso dell postossidzione con H2O o con NOx, si mnifest un zione lurificnte con riduzione del dnneggimento per usur; se, l contrrio, l ossido è frgile e viene sclfito durnte le prime fsi del conttto, il comportmento d usur dello strto post-ossidto è molto simile quello dello strto solo nitrurto [Alsrn, 2004]. Le prove eseguite hnno permesso di determinre nche il coefficiente d usur; in condizioni di regime il coefficiente d usur ì è pressoché costnte per tutti i trttmenti studiti e si ttest ttorno d un vlore pri 0,51. l metllurgi itlin >> prile

6 Trttmenti termici << Memorie c d Fig. 6 Aspetto dell superficie d usur. ) Provino nitrurto; ) Provino post-ox. in H2O; c) Provino post-ox. in NOx; d) Provino post-ox. in CO2. SEM microgrphs of tested specimens fter wer tests. ) Nitrided specimen; ) Nitrided nd H2O post-ox specimen; c) Nitrided nd NOx post-ox specimen: d) Nitrided nd CO2 post-ox specimen. L morfologi superficile, dopo le prove di usur, è riportt in Fig. 6. Le microgrfie di Fig. 6 mostrno sistemticmente un meccnismo di usur di tipo trio-ossidtivo, come del resto prevediile sull se delle condizioni di prov e del mterile esminto [Strffelini, 2001][So, 2002]. In tutti i csi l superficie dei provini non ppre deformt plsticmente; solo per il provino nitrurto si possono identificre lcune piccole zone crtterizzte d meccnismi di usur desiv. Prove di ftic I risultti delle prove di ftic sono stti nlizzti secondo il metodo di Dixon (o metodo stircse reve); i vlori così clcolti sono riportti in Fig. 7. Poiché il limite di ftic del mterile se non nitrurto è dell ordine di MP [Çelik, 1995], tutti i trttmenti studiti hnno mostrto un significtivo innlzmento del limite di ftic con incrementi che si ttestno tr +61% e +76%, in funzione del tipo di trttmento. I risultti sperimentli mostrno piccole vrizioni dei limiti di ftic tr i diversi trttmenti: questo conferm che l post-ossidzione, eseguit dopo nitrurzione, non produce effetti dnnosi sulle proprietà dinmiche dei provini nitrurti. L nuclezione e l propgzione delle cricche ftic sono en evidenzite medinte le nlisi l SEM delle superfici di frttur. Tutti i provini rotti hnno l stess morfologi frttogrfic come esemplificto in Fig. 8. L zon di nuclezione dell cricc di ftic si rilev sistemticmente in corrispondenz di un inclusione non metllic e mostr l tipic configurzione fish-eye [De L Cruz, 1998]. Come già per il dto numerico precedentemente segnlto, nche dl punto di vist morfologico non si notno significtive differenze tr le superfici di frttur dei provini nitrurti e di quelli nitrurti e postossidti. CONCLUSIONI Il presente lvoro h dimostrto come i trttmenti di nitrurzione e post-ossidzione in tmosfere di H2O, NOx e CO2 possno essere eseguiti con successo su ccii specili d costruzione; è possiile in tl modo ottenere uno strto indurito e ossidto che, pur conservndo le tipiche crtteristiche degli strti nitrurti mnifest nche un 42 prile 2007 << l metllurgi itlin

7 Memorie >> Trttmenti termici Fig. 7 Limiti di ftic (R=-1; ri) nelle quttro condizioni studite. Ftigue limits (R=-1; ri) of the surfce treted smples. Fig. 8 Aspetto dell superficie di frttur () di un provino nitrurto e () di un provino nitrurto e post-ossidto in H2O. Frcture ppernce of () nitrided nd () nitrided+h2o post oxidized ftigue smple. uon resistenz ll corrosione. In prticolre le prove di corrosione eseguite sui provini nitrurti e post-ossidti hnno mostrno un migliore resistenz ll corrosione rispetto i provini solmente nitrurti; in prticolre il miglior comportmento nei confronti dell ggressione corrosiv è stto evidenzito di cmpioni nitrurti e post-ossidti in H2O e NOx. Anche le prove di usur per striscimento secco hnno evidenzito un migliore comportmento dei provini nitrurti e post-ossidti in H2O e NOx. Tle enefico effetto è dovuto ll compttezz e ll desione dello strto di ossido l sustrto nitrurto; in tl modo, durnte l prov, lo strto di ossido si comport d lurificnte ed impedisce il dnneggimento per usur desiv dello strto indurito. I vlori del limite di ftic dei provini nitrurti e postossidti, determinti durnte le prove eseguite in flessione rotnte, è confrontile con quello dei provini solo nitrurti e mostr incrementi significtivi dell ordine del 60%-75% in più rispetto l mterile non indurito superficilmente: questo conferm che il trttmento di postossidzione non produce effetti dnnosi sull resistenz dinmic dei componenti così trttti. RINGRAZIAMENTI Un prticolre deito di grtitudine v l Sig. Mrio Cprioglio e ll Ing. Antonio Mncuso dell Colmegn S.p.A. di Sizino (PV) per l ttent esecuzione dei trttmenti termochimici descritti in questo lvoro e per il costnte supporto dto durnte lo svolgimento di tutt l ttività sperimentle. BIBLIOGRAFIA Alsrn, Altun, Krkn, Çelik (2004): Effect of post-oxidizing on triologicl nd corrosion ehviour of plsm nitrided AISI 5140 steel, Surfce & Cotings Technology, Vol. 176, pp Ashrfizdeh (2003): Influence of plsm nd gs nitriding on ftigue resistnce of plin cron (Ck45) steel Surfce & Cotings Technology, Vol , pp Borgioli, Glvnetto, Fossti, Bcci (2002): Glow dischrge nitriding nd post-oxidizing tretments of AISI H11 steel, Surfce & Cotings Technology, Vol. 162, pp Dwes, Trnter (1983): Process modifictions widen rnge of nitrocrurizing, Metl Progress, Vol.12, pp Dixon, Mssey (1969): Introduction to Sttisticl Anlysis, Mc Grw Hill, New York, pp Doche, Meynie, Mzille, Dermix, Jcquot (2002): Improvement of the corrosion resistnce of low-pressure nitrided nd post-oxidized steels y polymer impregntion finl tretment, Surfce & Cotings Technology, Vol.154, pp l metllurgi itlin >> prile

8 Trttmenti termici << Memorie Çelik, Krdeniz (1995): Improvement of the ftigue strength of AISI 4140 steel y n ion nitriding process, Surfce & Cotings Technology, Vol.72, pp Çelik, Krdeniz (1996): Investigtion of compound lyer formed during ion nitriding of AISI 4140 steel, Surfce & Cotings Technology, Vol.80, p De l Cruz, Odén, Ericsson (1998): Influence of plsm nitriding on ftigue strength nd frcture of B-Mn steel Mterils Science & Engineering, Vol. A242, pp Hoppe (1998): Fundmentls nd pplictions of the comining of plsm nitrocrurizing nd oxidizing, Surfce & Cotings Technology, Vol. 98, pp Mhoui, Ftth (2005): Duplex tretment of plsm nitriding nd plsm oxidtion of plin cron steel, Vcuum, Vol. 79, pp Mittermeijer, Colijn (1985): Oerflächenoxidtion von nitridschichten:, Härterei-Technische Mitteilungen, Vol.40, pp So, Yu, Chung (2002): Formtion nd wer mechnism of trio-oxides nd the regime of oxidtionl wer of steel, Wer, Vol.293, pp Strffelini, Trucco, Molinri (2001): Oxidtive wer of het-treted steels, Wer, Vol.250, pp Zltnovic, Popovic, Bogdnov (2004): Formtion of mgnetite overlyer on nitrocrurized low-lloy steel y plsm postoxidtion, Surfce & Cotings Technology, Vol , pp Zltnovic, Popovic, Bogdnov, Zltnovic (2003): Pulsed plsm-oxidtion of nitrided steel smples, Surfce & Cotings Technology, Vol , pp A B S T R A C T CORROSION RESISTANCE, WEAR AND FATIGUE OF NITRIDED AND POST-OXIDISED AISI4140 STEEL Keywords: This pper presents the results of corrosion, ftigue nd wer tests on AISI 4140 gs nitrided steel followed y different oxidizing tretments. The tested specimens hd undergone four different experimentl conditions: 1. controlled gs nitriding (550 for 6.5 hours); 2. sme s 1 followed y n oxidizing tretment in H2O (525 C for 3 hours); 3. sme s 1 followed y n oxidizing tretment in CO2 (525 C for 3 hours); 4. sme s 1 followed y n oxidizing tretment in NOx (525 C for 3 hours). These four experimentl conditions were nlyzed ccording to the stndrd method, i.e. metllogrphic tests, x-rys diffrction nd microhrdness tests. Corrosion tests were performed The corrosion ehviour of the smples ws ssessed y the potentiodynmic (PD) nd electrochemicl impednce (EI) methods, in neutrl solution contining 35 g L-1 NCl, dissolved in ultrpure wter with resistivity of 18 Møcm from Millipore Milli-Q system. The electrochemicl experiments were performed in conventionl threeelectrode cell, using n Ag/AgCl reference electrode (ll potentils re reported on the Ag/AgCl scle) nd Pt-mesh counter-electrode. PD curves were recorded in the rnge mv t scn rte of 1 mv s-1. EI spectr were mesured y dding sinusoidl voltge of mplitude 10 mv nd frequencies in the rnge 65 khz 0.2 Hz to is voltges of: open circuit, 500 nd 1000 mv. The ftigue tests were performed ccording to ISO 1143 stndrd in rotting ending configurtion mesuring ftigue limits with the stir cse method. The wer tests were performed ccording to ASTM G99-03 stndrd in pin-on-ring configurtion (ginst WC-9% Co ring) mesuring weight loss nd friction coefficient. Tests were performed in ir, with distnce sliding of 1000 m, sliding speed of 0,2 m/s, lod of 100 N nd dry sliding. Due to the presence of iron nitride (Fe3N nd Fe4N) nd mgnetite on the upper prt of the lyers the post-oxidized specimens shown etter corrosion nd wer ehviour thn the not-oxidized ones. The ftigue resistnce ws the sme for ll the experimentl conditions, thus confirming tht oxidizing tretments don t reduce the mechnicl ehviour of components. 44 prile 2007 << l metllurgi itlin