The surface properties of hot work steel modificated with pulse plasma treatment

Abstract

In this study, the surface properties of a  W360 ISOBLOC  as  hot work steel was investigated in respect to mechanical and microstructural aspects. Three were three different sample-plasma gun nozzle distances (30, 40 and 50 mm) and three different pulse number  (5,10 and 15) were chosen for the surface modification at a constant battery capacity of 800 mf. After pulse plasma surface treatment, the modified surface layers were examined using an optical microscope. The SEM and EDS analyses were applied to surface on samples. It was observed that surface treatment affects the formation of a new structure. XRD analyses was done. The new phases were formed such as FeN, Fe2N, g- Fe, W3O which is located in the modification layer. The samples were also subjected to micro-hardness measurements. It was found that the hardness values of modified surfaces are 4-6 times higher than that of the untreated samples.

Keywords

• Pulse plasma,Hot work steel,Modification,Hardness

Pulse plazma yöntemi modifiye edilmiş sıcak iş takım çeliklerinin yüzey özellikleri

Abstract

 Pulse plazma prosesi bir modifikasyon yöntemidir. Bu çalışmada; sıcak iş takım olan W360 ISOBLOC çeliğinin yüzeyleri pulse plazma sistemi ile modifiye edilmiş ve bu yüzeylerin mekaniksel ve mikroyapısal özellikleri araştırılmıştır. Deneysel çalışmalarda üç farklı nozul mesafesi (30mm, 40mm, 50mm) ve pulse sayısı (15, 10, 5) kullanılmıştır. Modifiye edilen numunelerin optik mikroyapı fotoğrafları çekilmiş ve modifikasyon tabaka kalınlıkları ölçülmüştür. Pulse plazma prosesinin uygulandığı parametrelerin değişiminin modifikasyon tabaka kalınlığını ve yapısını etkilediği belirlenmiştir.  Modifikasyon tabakasından alınan x-ışını analizlerinde FeN, Fe₂N, g- Fe piklerine rastlanmıştır. Çelik yüzeylerine SEM ve EDS analizleri uygulanmıştır. Mikrosertlik ölçümlerinde mesafeye ve pulse plazma parametrelerine göre değişen sertlik değerleri elde edilmiştir. Modifikasyon işlemi uygulanmadan çeliğin sertlik değeri 4-6 kat artmıştır.

Keywords

• Pulse plazma,Sıcak iş takım çeliği,Modifikasyon,Sertlik

References

1. 1]QUERCİA,G.,GRİGORESCU, I., CONTRERAS, H., Dİ RAUSO, C., GUTİERREZ-CAMPOS, D., “Friction and Wear Behaviour of Several Hard Materials”, pp359-369, 2001
2. 2] KESSLER, O.H., HOFFMANN, F.T., MAYR, P., “Combinations of coating and heat treating processes: establishing a system for combined processes and examples”, Surface and Coatings Technology, Vol.108–109, pp.211–216, 1998,
3. 3] KWOK, C.T., LK, H., CHENG, F.T., MAN, H.C., “Effect of processing conditions on the corrosion performance of laser surface-melted AISI 440C martensitic stainless steel”, Surface and Coatings Technology, Vol.166, pp.221–230, 2003
4. 4]TYURIN, N., KOLISNICHEHK, O.V, ve TSYGANKOV, N.G., “Pulse Plasma Hardening of Tolls”, The Paton Welding Journal, Vol.1, pp. 38-43, 2001
5. 5] ZDUNEK, K., BASZKIEWICZ, J., BOLDOK, Z., JELENKOWSKI, J., PSODA, M., SMOLIK, J., “Dublex Antiabrasive Coating Produced By Impulse Plama Deposition”, Surface and Coatings Tech., Vol. 98, pp.1444-1447, 1998
6. 6]YARALI, Y., “Pulse plazma Teknolojisi ile Çeliklerde Yüzey Modifikasyonları” Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Ens.,Yüksek Lisans Tezi, 2003
7. 7]UGLOV,V.V.,ANISHCHİK,V.M.,STASHYNSKI, V.V., SVESHNIKOV, Y.V., RUMİANCEV, I.N., KOSTYUKEVİCH, E.A., “Structure And Phase Transformation Of Iron Surface Layer Treated By Compression Nitrogen Plasma Flows”, Surface and Coatings Technology,Vol.180 –181, pp.633–636, 2004
8. 8]PROSKUROVSKY, D.I, ROTSHTEIN,V.P, OZUR, G.E. IVANOV YU.F., MARKOV, A.B., “Physical Foundations For Surface Treatment Of Materials With Low Energy, High Current Electron Beams”, Surface and Coatings Technology, Vol.125, pp.49–56, 2000

9. 9]UGLOV, V.V., ANISHCHİK, V.M., ASTASHYNSKI, V.V., SVESHNIKOV, Y.V., RUMİANCEV, I.N., KOSTYUKEVİCH, E.A., “Structure And Phase Transformation Of Iron Surface Layer Treated By Compression Nitrogen Plasma Flows”, Surface and Coatings Technology, l.180 –181, pp.633–636, 2004
10. 10]LANGNER, J., PİEKOSZEWSKİ, J., WERNER, Z., TERESHİN, V.I., CHEBOTAREV, V.V., GARKUSHA, I., WALİ, L., SARTOWSKA, B., STAROSTA, W., SZYMCZYK, W., KOPCEWİCZ, M., GRABİAS, A., “Surface Modification Of Constructional Steels By Irradiation With High Intensity Pulsed Nitrogen Plasma Beams”, Surface and Coatings Technology, Vol. 128-129, pp.105-111, 2008
11. PODGORNİK, B., VİZİNTİN, J., “Wear Resistance Of Pulse Plasma Nitrided AISI 4140 and A355 steels”, Materials Science and Engineering , Vol. A315, pp.28–34, 2001
12. 12] Y.Y. Ozbek, C. Sarioglu, M.Durman, 2014, “Surface properties of M2 steel treated by pulse plasma technique”, Vacuum,vol.106, 2015