Effect of plasma nitriding on the impact wear resistance of AISI 8620 steel

Abstract

Bu çalışmada, plazma nitrürleme işleminin AISI 8620 çeliğinin darbeli aşınma direnci üzerindeki etkisi incelenmiştir. Nitrürleme işlemi, %20 N₂–%80 H₂ gaz atmosferinde, 500 °C sıcaklıkta 12 saat süreyle gerçekleştirilmiştir. Mikroyapısal karakterizasyon ve mikrosertlik ölçümleri sonucunda yaklaşık 4 μm kalınlığında bir bileşik tabakanın ve yaklaşık 260 μm etkin nitrürleme derinliğinin oluştuğu belirlenmiştir. Yüzey sertliği, işlem görmemiş numunede 220 HV₀,₀₅ iken nitrürlenmiş numunede 572 HV₀,₀₅ değerine yükselmiştir. İleri-geri hareketli çekiç tipi bir deney düzeneğinde (5 Hz, 8000 darbe) gerçekleştirilen darbeli aşınma deneyleri, plazma nitrürleme işleminin aşınma direncini artırdığını ve 2,89 GPa temas basıncı altında aşınma oranını %63 azalttığını göstermiştir.

The present study investigated the effect of plasma nitriding on the impact wear resistance of AISI 8620 steel. Nitriding was performed at 500 °C for 12 h in a 20% N2–80% H2 atmosphere. Microstructural characterization and microhardness measurements revealed the formation of a 4 μm thick compound layer and an effective case depth of 260 μm, with surface hardness increasing from 220 HV0.05 (untreated) to 572 HV0.05 (nitrided). Impact wear tests using a reciprocating hammer-type rig (5 Hz, 8000 impacts) demonstrated that plasma nitriding enhanced wear resistance, reducing the wear rate by 63% under a contact pressure of 2.89 GPa.