کاشت یون‌های نیتروژن و دی اکسید کربن بر روی فولاد ضد زنگ 52100 و مقایسه سختیهای بدست آمده

مردانیان, مهدی; قرآن نویس, محمود; طاهری, سیدضیاء

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ 1- مرکز تحقیقات هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 3486 - 11365, تهران – ایران

² 2- مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما، دانشگاه آزاد علوم و تحقیقات، تهران- ایران

³ 3- گروه فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران - ایران

چکیده

در این پژوهش اثر کاشت یونهای نیتروژن و دی اکسید کربن بر سختی فولاد زنگ نزن 52100 در انرژی ثابت KeV 90 با دزهای مختلف مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. کاشت یونهای نیتروژن سختی این فولاد را به مراتب بیشتر از کاشت یونهای دی اکسیدکربن بر روی آن افزایش می‌دهد. بیشترین افزایش سختی، مربوط به کاشت یونهای نیتروژن با دز ²cm/ion 10¹⁸×1 به اندازه 49.70% نسبت به نمونة شاهد (خام) است. کاشت یونهای دی اکسید کربن با دزهای ²cm/ion 10¹⁸×3 و ²cm/ion 10¹⁹×1 سختی را به ترتیب به اندازه 17.15و 5.01% نسبت به نمونه شاهد افزایش می‌دهد. برای تعیین ساختار بلوری شبکه و تشکیل نوع فازها و تغییر احتمالی آنها از نمونه‌ها تجزیه و تحلیل XRD به عمل آمد. نتایج حاصل نشان می‌دهند که در نمونه‌های کاشت شده به وسیله یون‌های نیتروژن، افزایش سختی به علّت تشکیل فاز beta-CrN است. در نمونه‌های کاشت شده به وسیلة یونهای دی اکسیدکربن هیچگونه پیک جدیدی که معرّف حضور کربن به صورت گرافیت و یا تشکیل فازی از نوع کاربید باشد مشاهده نشد؛ همچنین با توجّه به عدم مشاهدة هیچگونه برآمدگی (کوهان) در پیکها نمی‌توان ادعا کرد که کربنهای موجود در زیر لایه به صورت بی‌شکل وجود دارند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Microhardness Tests of Stainless Steel 52100 Implanted with Nitrogen and Carbon Dioxide

نویسندگان [English]

M Mardanian ¹
M Ghoran Nevis ²
S.Z Taheri ³

چکیده [English]

In this research work, samples of stainless steel 52100 disks were implanted with nitrogen and carbon dioxide ions at the energy of 90 keV. Microhardness measurements were performed to determine the hardness of the surfaces. The N₂⁺ implanted steels at the doses of 1 × 10¹⁸ ions cm^-2 gave the highest hardness of 49.70%, while for the CO₂⁺ ions implantation, the hardness of 17% and 5% were obtained at the doses of 3 × 10¹⁸ and 1 × 10¹⁹ ions cm^-2, respectively. To support the interpretation of our microhardness results the implanted surfaces were analyzed by the use of XRD method. Our results indicated that the hardness of the N₂⁺ implanted samples are due to formation of beta-CrN phase in the surface layer, while in the CO₂⁺ implanted samples no observation of carbon as graphite or carbide was made. In addition, the absence of any hump in the XRD spectrum indicating that carbon is not in the amorphous phase either.