الملخص
يستخدم الصلب الأوستنيتي المقاوم للصدأ نوع AISI 316 و AISI 316L على نطاق واسع (لاستبدال النوع AISI 304 الأكثر شيوعا) في التطبيقات التي تحتاج إلى تعزيز مقاومة التآكل النقري، و من المعروف أيضا أن هذه الأنواع من الصلب تتمتع بمقاومة تآكل و متانة جيدتين غير أن خواصها السطحية رديئة. من ناحية أخرى، تعتبر النتردة بالغاز عملية شائعة الاستخدام للتقسية السطحية والتي يمكن تطبيقها على الصلب الأوستنيتي المقاوم للصدأ بهدف زيادة صلادته السطحية ومقاومته للبلى.
في هذا العمل، تم اختبار تأثير ظروف النتردة بالغاز على الحساسية تجاه التآكل بين الحبيبي في كل من AISI 304 و AISI 316 و AISI 316L بتطبيق اختبار قياسي هو إختبار الإظهار بحمض الأوكساليك، كما تم أيضا استخدام المجهر الضوئي و حيود الأشعة السينية لفحص تأثير عوامل النتردة بالغاز على البنية المجهرية و التركيب الطوري للطبقات المنتردة المتكونة في العينات المقبولة من ناحية إختبار التآكل. بالإضافة إلى إجراء قياسات الصلادة السطحية على هذه العينات. أظهرت نتائج هذه الدراسة أن النتردة بالغاز للصلب المقاوم للصدأ AISI 304 و AISI 316 و AISI 316L تؤدي إلى تكون طبقات منتردة متشابهة في الأنواع الثلاثة و التي تتفاوت في السماكة والتركيب بحسب ظروف النتردة المختلفة. علاوة على ذلك فإنه تحت الظروف التجريبية المطبقة في هذه الدراسة، وجد أن كل من الصلب المقاوم للصدأ المنترد AISI 304 و AISI 316 معرضان للتآكل بين الحبيبي أكثر من الصلب المقاوم للصدأ المنترد AISI 316L خاصة عند درجات حرارة أعلى من 500 درجة مئوية. هذا السلوك لكل من الصلب المقاوم للصدأ AISI 304 و AISI 316 هو غالبا بسبب الترسب بين الحبيبي لكربيدات الكروم أثناء عملية النتردة. كما وجد أن الصلادة السطحية للصلب AISI 316L المنترد يمكن أن تزداد بأكثر من خمس مرات مقارنة بالمعدن غير المعالج و هذا بدوره يرتبط بتحسن ملحوظ في مقاومة البلى.
ABSTRACT
AISI 316 and AISI 316L austenitic stainless steels have been extensively used (to replace the more common AISI 304) in applications requiring enhanced pitting and general corrosion resistance. It is well known that these types have good corrosion resistance and toughness, but poor tribological properties. Gas nitriding is a well established process for surface hardening that can be applied to austenitic stainless steels with the aim of enhancing its surface hardness and wear resistance.
In this work, the effect of gas nitriding conditions on the sensitisation to intergranular corrosion (IGC) in AISI 304, AISI 316 and AISI 3l6L stainless steels was tested by applying the standard oxalic acid etch test. Optical microscope and X-ray diffraction (XRD) were used to determine the effect of processing parameters on microstructure and phase-composition of the developed nitrided layers in the acceptable specimens, according to IGC test, in the addition to the surface hardness measurements. The results of this study showed that gas nitriding of AISI 304, AISI 316 and AISI 316L stainless steels produces similar nitrided layers in the three types, which varies in thickness and composition according to the different nitriding conditions. Furthermore, under the experimental conditions carried out in this study, it is found that nitrided AISI 304 and AISI 316 are prone to localized intergranular corrosion (IGC) more than the nitrided AISI 316L, particularly at high temperatures (> 500 °C). This behavior in AISI 304 and AISI 316 stainless steels is mainly due to the grain boundary precipitation of chromium carbides during nitriding processing. Finally, it is found that surface hardness of nitrided AISI 316L could be increased by more than five times compared to the untreated material, which has a significant effect in improving the wear performance.
KEYWARDS: Effect of gas nitriding, Austenitic stainless steels; corrosion resistance; Optical microscope; X-ray diffraction
