نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

در این تحقیق سینتیک رشد لایه آستنیت در سطح فولاد زنگ‌نزن فریتی Fe-۲۳Cr-۲/۴Mo حین عملیات نیتروژن‌دهی محلولی و تأثیر افزودن نیتروژن برروی ریزساختار و سختی فولاد مورد مطالعه قرار گرفته است. تسمه‌هایی به ضخامت ۲ میلی‌متر از این فولاد در دمای ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد تحت اتمسفر گاز نیتروژن با فشار۲۵/۰ مگاپاسکال به مدت زمان‌های ۲، ۳، ۶، ۹ و ۱۲ ساعت نیتروژن‌دهی شدند. ریزساختار، ضخامت لایه آستنیتی و سختی نمونه‌های نیتروژن‌دهی شده با استفاده از میکروسکوپ نوری، تفرق پرتو ایکس (XRD) و ریزسختی سنجی مطالعه شدند. نتایج نشان داد که با انجام عملیات نیتروژن‌دهی، نیتروژن به‌صورت مرزدانه‌ای و شبکه‌ای نفوذ کرده و باعث استحاله فازی فریت به آستنیت می‌شود. سینتیک استحاله فریت به آستنیت با نفوذ نیتروژن با ضریب نفوذ متوسط ^۵-۱۰×۵۴/۶ میلی‌متر مربع بر ثانیه کنترل می‌شود. ضخامت لایه آستنیتی تشکیل شده متناسب با ریشه دوم زمان نیتروژن‌دهی افزایش می‌یابد و پس از ۱۲ ساعت نیتروژن‌دهی، کل ضخامت نمونه فریتی با سختیHV_۰/۱  ۲۶۲ به آستنیت با سختی HV_۰/۱  ۴۲۰ تبدیل می‌شود.
 

در پژوهش حاضر، از مخلوط اسپینل آلومینات منیزیم و لجن کنورتور به‌عنوان مواد اولیه جهت تشکیل درجای فاز هرسنیت در ساخت آجر دیرگداز منیزیت- هرسنیتی استفاده شد. نمونه‌های پرس شده در دو دمای ۱۴۰۰ و ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد سنتز شد و سپس ترکیب فازی آجرهای سنتز شده در ۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر افزودن درصدهای مختلف نانوذرات منیزیا روی خواص آجرهای دیرگداز منیزیا- هرسنیتی مورد بررسی قرار گرفت. در این ارتباط خواص فیزیکی، استحکام فشاری سرد، مقاومت به شوک حرارتی و ریزساختار آجرهای دیرگداز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آنالیز فازی نشان داد که فاز هرسنیت در زمینه دیرگداز تشکیل و باعث برقراری اتصال و افزایش آن بین ذرات منیزیا می‌شود. با ارزیابی خواص مشخص شد که افزودن نانوذرات منیزیا به‌دلیل افزایش تراکم ساختار باعث کاهش تخلخل‌ می‌شود که در این ارتباط میزان بهینه نانوذرات منیزیا یک درصد وزنی تعیین شد. افزودن مقادیر بیشتر نانوذرات منیزیا به‌دلیل پدیده تجمع و بهم چسبیدن ذرات باعث افزایش تخلخل‌ می‌شود. سطح ویژه بالای نانوذرات منیزیای افزوده شده موجب انجام سینترینگ مناسب در ۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد، افزایش اتصالات بین ذرات و در نتیجه افزایش استحکام مکانیکی می‌شود اما تأثیری بر مقاومت به شوک حرارتی آجر دیرگداز ندارد. بررسی‌های ریزساختاری نیز کاهش تخلخل‌ و افزایش اتصالات بین ذرات را با افزودن مقدار بهینه نانوذرات منیزیا نشان داد.