Nitriding or carburizing of carbon steels results in good mechanical properties such as high surface hardness and wear resistance but it has no affection on the corrosion resistance. Corrosion properties of nitriding and carburizing steels could be deteriorated. So, recently, there have been great demand for oxi-nitriding to enhance both mechanical properties and corrosion resistance. In this study, the corrosion resistance of carbon steel, S35C, and free cutting steel, SUM222, are prepared by vacuum nitriding and vacuum post-oxidation were compared with those treated by nitriding. After vacuum post-oxidation, $5{\mu}m$ oxide layer was formed on the nitride layer with $20{\sim}30{\mu}m$ depth. Potentio-dynamic polarization curve in corrosion test showed that the corrosion potential after post oxidation was increased from 200 mV to 800 mV in S35C and from 600 mV to 1200 mV in SUM222. SEM analyses showed that pores was increased and surface roughness became rougher with post oxidation. However, the formation of $Fe_3O_4$ resulted in the enhanced corrosion resistance of steels.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2013.05a
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pp.92-94
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2013
우수한 기계적 강도 및 내식성을 가지고 있는 F51(Duplex Stainless Steel)에 저온 plasma Carburizing처리를 적용하여 온도 및 Ar농도에 따른 표면특성을 조사하였다. 플라즈마 처리된 시편은 표면에 탄소가 과포화된 S-phase 또는 Expanded austenite가 형성되어 미처리 시편에 비해 경도 및 내식성 모두 증가하였다.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2007.11a
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pp.159-160
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2007
저온 플라즈마 침탄 처리 후 연속적인 공정으로 저온 플라즈마 질화를 실시하여 내식성과 표면경도를 향상시키는 처리에서 질화처리 시 Ar 가스가 표면특성에 미치는 영향을 조사 하였다. 모든 시편의 경도가 미처리재 보다 약4배 증가하였으며, Ar가스의 양이 증가할수록 N의 침투깊이가 깊어졌다. 전체 경화증의 두께는 거의 일정하였고, 경화층은 모재보다 내식성이 증가되어 단면조직사진에서 밝게 나타났다.
In order to improve the low hardness and low wear resistance of Ti-6Al-4V alloy, plasma carburization treatment and CrN film coating were carried out. Effects of the plasma carburization and CrN coating were analyzed and compared with the non-treated alloy by mechanical and creep tests. After plasma carburization and CrN coating treatments, the carburized layer was about 150 ${\mu}m$ in depth and CrN coated layer was about 7.5 ${\mu}m$ in thickness. Hardness value of about $H_{v}$ 402 of the non-treated alloy was improved to $H_{v}$ 1600 and 1390 by plasma carburization and CrN thin film coating, respectively. Stress exponent(n) was decreased from 9.10 in CrN coating specimen to 8.95 in carburized specimen. However, the activation energy(Q) was increased from 242 to 250 kJ/mol. It can be concluded that the static creep deformation for Ti-6Al-4V alloy is controlled by the dislocation climb over the ranges of the experimental conditions.
Park, Yong-Gwon;Kim, Taek-Su;Ji, Tae-Gu;Wey, Myeong-Yong
Korean Journal of Materials Research
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v.12
no.5
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pp.341-346
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2002
In order to improve the low wear resistance of Ti-6Al-4V alloy, plasma carburization treatment was newly carried out without consumption of its good specific strength and fatigue life over the temperature. Effect of the plasma carburization was analyzed and compared with the non-treated alloy by microstructural observation, structure characterization and mechanical property test. The plasma treated alloy formed a carburized layer of about 150$\mu\textrm{m}$ in depth from the surface, where a fine and hard particles of TiC and $V_4C_3$ were homogeneously dispersed through the layer. It was also found that an increase of the wear resistance, fatigue life and hardness, due to the hard and fine dispersoids.
The effects of processing parameters on the surface properties of the hardened layers processed by the low temperature plasma nitrocarburizing and the low temperature two-step plama treatment (carburizing+nitriding) were investigated. The nitrogen-enriched expanded austenite structure (${\gamma}_N$) or S phase was formed on all of the treated surface. The surface hardness reached up to 1200 $HV_{0.025}$, which is about 5 times higher than that of untreated sample (250 $HV_{0.1}$). The thickness of hardened layer of the low temperature plasma nitrocarburized layer treated at $400^{\circ}C$ for 40 hour was only $15{\mu}m$, while the layer thicknesss in the two-step plama treatment for the 30 hour treatment increased up to about $30{\mu}m$. The surface thickness and hardness increased with increasing treatment temperature and time. In addition, the corrosion resistance was enhanced than untreated samples due to a high concentration of N on the surface. However, higher treatment temperature and longer treatment time resulted in the formation of $Cr_2N$ precipitates, which causes the degradation of corrosion resistance.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.46
no.5
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pp.192-196
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2013
Stainless steels (AISI 316L) are carburized by Inductively coupled plasma using $CH_4$ and Ar gas. The ${\gamma}_c$ phase(S-phase) is formed on the surface of stainless steel after carburizing process. The XRD peak of carburized samples is shifted to lower diffracting angle due to lattice expansion. Overall, the thickness of ${\gamma}_c$ phase showed a linear dependence with respect to increasing temperature due to the faster rate of diffusion of carbon. However, at temperatures above 500, the thickness data deviated from the linear trend. It is expected that the deviation was caused from atomic diffusion as well as other reactions that occurred at high temperatures. The interfacial contact resistance (ICR) and corrosion resistance are measured in a simulated proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) environment. The ICR value of the carburized samples decreased from 130 $m{\Omega}cm^2$ (AISI 316L) to about 20 $m{\Omega}cm^2$. The sample carburized at 200 showed the best corrosion current density (6 ${\mu}Acm^{-2}$).
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2007.11a
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pp.157-158
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2007
AISI316L강의 내식성과 표면경도를 동시에 향상시키기 위한방법으로 저온 플라즈마 침탄과 저온 플라즈마 질화를 동일한 로 내에서 연속적으로 실시하였다. 여러 가지 공정인자 중 저온 플라즈마 질화 시 $N_2$가스가 표면에 미치는 영향을 조사 하였다. 모든 시편의 표면에 N에 의해 확장된 오스테나이트 (${\gamma}_N$)가 형성되었으며, 형성된 ${\gamma}_N$로 인하여 표면경도가 약 $3{\sim}4$배 증가하였다. $N_2$가스가 증가할수록 ${\gamma}_N$층의 두께가 증가 하였다.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2007.04a
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pp.120-121
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2007
스테인리스강을 침탄 또는 질화처리 하면 내식성이 크게 떨어진다. 하지만 처리 온도를 충분히 낮게 하면 내식성의 저하 없이 표면 경도를 증가시킬 수 있다. 침탄처리 후 질화 처리를 연속적으로 수행하면, 두꺼운 경화층을 가지고, 침탄처리한 표면보다 높은 경도를 가질 수 있다. 이 논문에서는 침탄처리 후 질화 처리시, Ar을 주입하여 질화층 형성에 주는 영향을 조사 하였다. Ar의 양이 20%보다 낮은 경우 석출물이 거의 형성되지 않았으며, Ar의 양이 증가할수록 표면경도도 증가하였다.
The effects of duplex-treatment of plasma carburization and CrN coating onto Ti-6Al-4V alloy on its creep properties were investigated by means of a constant stress creep tester. Applying duplex-treatment, specimens having an inner carburized layer of about $150{\mu}m$ in depth and outer CrN layer of about $7.5{\mu}m$ in thickness were prepared. The hardness of duplex-treatment surface was about 1,960 VHN. It also appeared that the duplex-treatment improved the roughness of the surface significantly; $Ra=0.045{\mu}m$ for treated alloy while $Ra=0.321{\mu}m$ for untreated alloy. The steady-state creep behaviors were investigated in a temperature range of $510{\sim}550^{\circ}C$ ($0.42{\sim}0.44T_m$) under an applied stress range of 200~275 MPa. The stress exponent, n, was derived assuming the power law creep behavior. The surface treatment showed a decrease in a value from 9.32 (untreated) to 8.79 (treated). Also the activation energy obtained from an Arrhenius plot increased from 238 to 257 kJ/mol.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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