Kształtowanie odporności korozyjnej i odporności na zużycie przez tarcie stali martenzytycznej AISI 420F w niskotemperaturowych procesach azotowania jarzeniowego

Nierdzewne stale martenzytyczne stosuje się na elementy, od których wymaga się dużej wytrzymałości mechanicznej, wysokiej odporności korozyjnej i odporności na zużycie przez tarcie. Są to m.in. zawory, czopy, łopatki turbin gazowych lub narzędzia do cięcia. W wielu przypadkach właściwości użytkowe tych stali nie są satysfakcjonujące. Przez wykorzystanie niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego i dobór temperatury procesu można kształtować właściwości stali, wpływając na wzrost odporności na zużycie przez tarcie i odporności korozyjnej. Procesy azotowania jarzeniowego stali AISI 420F prowadzono w temperaturze 350, 400 i 450°C. Za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego wykonano badania mikrostruktury i morfologii wytworzonych warstw na przekroju poprzecznym. Przeprowadzono analizę składu chemicznego z zastosowaniem spektrometru rentgenowskiego z dyspersją energii oraz składu fazowego za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego. Wykonano badania odporności na zużycie przez tarcie metodami "trzy wałeczki-stożek" i "rolka-klocek" oraz odporności korozyjnej metodą spektroskopii impedancyjnej i potencjodynamiczną. Uzyskane wyniki badań wykazują znaczący wpływ temperatury procesu azotowania jarzeniowego na właściwości warstwy powierzchniowej stali AISI 420F.

---

Martensitic stainless steels are used for elements that must combine high mechanical strength with high corrosion and wear resistance. These are among others valves, pivots, gas turbine blades or cutting tools. In many cases functional properties of these steels are not satisfying. Application of low-temperature glow discharge assisted nitriding and a choice of proper process temperature allows for modifying steel properties improving its wear and corrosion resistance. In this project glow discharge assisted nitriding of AISI 420F steel was carried out at the temperatures of 350, 400 and 450°C. A cross-section analysis of microstructure and morphology of produced layers was made with the use of the scanning electron microscope. Examinations of chemical composition with the use of an energy-dispersive X-ray spectrometer as well as an analysis of phase composition with the use of X-ray diffractometer were made. Investigation of wear resistance with the use of "three rollers-taper" and "block-on-ring" methods as well as examinations of corrosion resistance with the use of impedance spectroscopy and potentiodynamic methods were carried out. The research results show a significant influence of glow discharge assisted nitriding process temperature on AISI 420F steel properties.