활성 스크린 이온질화 처리된 마르텐사이트계 스테인리스 431강의 기계적 특성
Mechanical Properties of Nitrided STS 431 Martensitic Stainless Steel by the Active Screen Ion Nitriding
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초록
본 연구는 활성 이온질화처리법을 이용하여 온도와 시간의 변화에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강인 STS 431 질화거동을 연구하였다. 처리온도와 시간은 450, 500, 550℃도에서 2, 4, 8시간 처리하였으며 처리된 시편의 특성변화는 FE-SEM, XRD, GDS, 마이크로 비커스 경도계, Ball-on-Disk 마모시험기를 이용하여 관찰하였다. 경화층의 두께는 처리온도와 시간의 증가에 따라 증가하였고 Hv 1500이상의 높은 경도를 보였지만 처리온도가 증가할수록 표면경도는 하락하였다. XRD를 이용하여 분석한 결과, 처리된 시편 모두 ε상(Fe_(2-3)N)이 관찰되었고 저온인 450℃에선 “Expanded Martensite”상인 α_N이 관찰되었으며 450℃의 온도에서 처리시간을 증가시키면 γ’상(Fe_4N)을 관찰하였다.
Abstract
Martensitic stainless steel STS 431 has been nitrided by active screen ion nitriding under the various temperature and time. The thickness of diffusion layer, case depth, hardness and composition phases were investigated using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), micro-Vickers hardness tester, X-ray diffraction (XRD) and glow discharge spectroscopy (GDS). It was observed that the thickness of diffusion layer depends strongly on the treatment temperature and time. A sample, which was nitrided at 450℃ for 8hours, was a maximum hardness of Hv0.01 1558 and nitride layer of 70μm. As shown in XRD patterns, ε(Fe_(2-3)N) and ‘expanded martensite(α_N) phases which was saturated with nitrogen solid solution were in the nitrided layer treated at 450℃ for 2hours. Composition phases of ε(Fe_(2-3)N) and γ´(Fe_4N) were observed after active screen nitriding at 450℃ for 8hours.
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