Czy można poddać nawęglaniu stal AISI 420

Chciałbym się dowiedzieć czy możliwe jest nawęglenie stali AISI 420. Jeśli tak, to jak wzrasta twardość stali oraz jak zmienia się jej odporność na korozje po nawęgleniu? Chciałbym również zadać dodatkowe pytanie odnośnie stali AISI 420. A mianowicie o ile wzrasta jej objętość po hartowaniu?

Generalnie nie zaleca się klasycznego nawęglania dla stali odpornych na korozję (nierdzewnych), co jest to spowodowane utratą odporności korozyjnej warstwy wierzchniej stal w wyniku takiego procesu. Wiąże się to z powstawaniem węglików chromu w warstwie wierzchniej w wyniku wiązania węgla z atmosfery nawęglającej.  W celu polepszenia własności warstwy wierzchniej stali nierdzewnych przez nawęglanie prowadzi się próby nad niskotemperaturowym plazmowym nawęglaniem austenitycznych stali nierdzewnych, głównie najpopularniejszych gatunków AISI 304, 316, ale także stali martenzytycznych w tym AISI 420 [1]. Niskotemperaturowe nawęglanie plazmowe w ostatnich latach nabiera na znaczeniu i staje się coraz to bardziej popularną obróbką powierzchniową, stosowaną także dla stali nierdzewnych. Nawęglanie plazmowe polega na wygrzewaniu stali w piecu próżniowym w atmosferze mieszaniny węglowodorów gazowych o niskim ciśnieniu, z jednoczesnym przyłożeniem wysokiego napięcia stałego między obrabianym przedmiotem, a anodą, co prowadzi do wyładowania jarzeniowego i wytworzenia plazmy [2]. Ten typ obróbki powierzchniowej prowadzi do wytworzenia warstwy wierzchniej przesyconej węglem (w formie roztworu stałego), węgiel w tym przypadku nie wydziela się w postaci węglików. Nawęglanie plazmowe stali nierdzewnych prowadzi się w atmosferze CH₄/H₂ w temperaturze 470°C w ciągu od kilkunastu do nawet 200 godzi. Stal nierdzewna po takim nawęglaniu wykazuje podwyższone własności mechaniczne, trybologiczne i odporność korozyjną warstwy wierzchniej.

Wzrost objętości w wyniku hartowania, związany z przemianą martenzytyczną austenitu może w stali nierdzewnej wynosić od 1 do 4%.

 

Literatura

[1]. C.J. Scheuer, R.P. Cardoso, F.I. Zanetti, T. Amaral, S.F. Brunatto, Low-temperature plasma carburizing of AISI 420 martensitic stainless steel: Influence of gas mixture and gas flow rate, Surface and Coatings Technology Volume 206, Issue 24, 15 August 2012, 5085–5090.

[2]. L.A. Dobrzański, A.D. Dobrzańska-Danikiewicz, Obróbka powierzchni materiałów inżynierskich, Open Access Library, Volume 5, 2011, str. 1-480.