مشخصه یابی ساختاری لایه های نیتریدی در آلیاژ کبالت- کروم- مولیبدن ریختگی نیتروژن دهی پلاسمایی شده

به‌منظور بهبود ویژگی‌های عملکردی آلیاژهای کبالت-کروم-مولیبدن که در ساخت قطعات حساس مهندسی و پزشکی به‌کار می‌روند، تاکنون فرایندهای متنوعی در حوزه مهندسی سطح مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. در پژوهش حاضر، تاثیر نیتروژن‌دهی پلاسمایی در دمای oc450 بر ریزساختار و توپوگرافی سطح نمونه‌های ریختگی این آلیاژ مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. برای مشخصه‌یابی ساختار اولیه زیرلایه، از متالوگرافی همراه با تکنیک پراش الکترون برگشتی(ebsd) و برای آشکارسازی مرز دانه‌ها و تعیین اندازه‌ دانه‌های آلیاژ کبالت از روش اچ پلاسمایی استفاده شد. تحلیل ebsd نشان داد که ریزساختار شامل 68% فاز γ و 32% فاز ε است که با نتایج پراش پرتو ایکس (xrd) تطابق دارد. بررسی مقاطع عرضی با میکروسکوپ الکترونی روبشی، لایه نیتریدی متشکل از دو بخش لایه‌ ترکیبی و لایه‌ نفوذی را نشان داد. پراش پرتو ایکس حاکی از حضور فازهای نیتریدی در لایه‌ ترکیبی بود وco2n را آشکار ساخت، در حالی که gixrd نشان داد که لایه‌ خارجی عمدتاً از crn تشکیل شده‌است. ضخامت کل لایه نیتریدی با افزایش زمان نیترژون‌دهی از 5 به 10 ساعت از حدود μm 12 به بیش از μm 20 (بیش از 1.5 برابر) افزایش یافت. با تشکیل ذرات نیتریدی پس از اعمال فرایند نیتروژن‌دهی روی سطح، زبری سطح از μm0.04 به μm 0.1 افزایش یافت، اما افزایش زمان نیتروژن‌دهی اثر چندانی روی زبری آلیاژ نشان نداد. بر اساس یافته‌های پژوهش حاضر، نیتروژن‌دهی پلاسمایی دمای پایین را می‌توان فرایندی موثر برای بهبود خواص سطحی این آلیاژ پایه کبالت به‌شمار آورد.

structural characterization of nitride layers in plasma-nitrided cast cobalt-chromium-molybdenum alloy

to enhance the performance characteristics of cobalt-chromium-molybdenum alloys used in critical engineering and biomedical components, various surface engineering processes have been investigated. in this study, the effect of plasma nitriding at 450°c on the microstructure and surface topography of cast cocrmo alloy samples was examined. the initial substrate microstructure was characterized using optical metallography and electron backscatter diffraction (ebsd), with plasma etching employed to reveal grain boundaries and determine grain sizes. ebsd analysis revealed a microstructure comprising 68% γ-phase (fcc) and 32% ε-phase (hcp), consistent with x-ray diffraction (xrd) results. cross-sectional scanning electron microscopy (sem) showed a nitrided layer consisting of a compound layer and a diffusion zone. xrd confirmed the presence of nitride phases in the compound layer, identifying co₂n, while grazing-incidence xrd (gixrd) indicated that the outer layer was primarily composed of crn. the total nitrided layer thickness increased by approximately 1.67 times, from ~12 μm after 5 hours to over 20 μm after 10 hours of plasma nitriding. nitride particles formed on the surface post-nitriding, increasing surface roughness (ra) from 0.04 μm to 0.1 μm, though extended nitriding time had minimal impact on roughness. based on these findings, low-temperature plasma nitriding is an effective process for improving the surface properties of cobalt-based alloys.