Kalın duvarlı paslanmaz çelik borular, yüksek sıcaklıkta oksidasyon direnci, güçlü korozyon direnci, iyi plastisite, mükemmel kaynak performansı vb. gibi birçok avantaja sahiptir ve çeşitli sivil endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, paslanmaz çeliğin düşük sertliği ve düşük aşınma direnci nedeniyle, özellikle korozyon, aşınma ve ağır yük gibi birden fazla faktörün var olduğu ve birbirini etkilediği ortamlarda, birçok durumda uygulaması sınırlı olacaktır. paslanmaz çelik malzemeler önemli ölçüde kısalacaktır. Peki kalın duvarlı paslanmaz çelik boruların yüzeyinin sertliği nasıl artırılır?

Artık kalın duvarlı boruların yüzey sertliğini iyon nitrürleme yoluyla artırarak aşınma direncini artıran ve böylece hizmet ömrünü uzatan bir yöntem var. Bununla birlikte, östenitik paslanmaz çelik borular faz değişimiyle güçlendirilemez ve geleneksel iyon nitrürleme, 500°C'nin üzerinde yüksek bir nitrürleme sıcaklığına sahiptir. Krom nitrürler nitrürleme katmanında çökelerek paslanmaz çelik matrisi krom açısından fakir hale getirir. Yüzey sertliği önemli ölçüde artarken, borunun yüzey korozyon direnci de ciddi şekilde zayıflayacak ve böylece kalın duvarlı paslanmaz çelik boruların özellikleri kaybolacaktır.

Östenitik çelik boruların düşük sıcaklıkta iyon nitrürleme ile işlenmesi için DC darbeli iyon nitrürleme ekipmanının kullanılması, korozyon direncini değiştirmeden kalın duvarlı çelik boruların yüzey sertliğini artırabilir, böylece aşınma direncini artırabilir. Geleneksel nitrürleme sıcaklığında iyon nitrürleme işlemine tabi tutulmuş numunelerle karşılaştırıldığında, veri karşılaştırması da çok açıktır.

Deney, 30kW DC darbeli iyon nitrürleme fırınında gerçekleştirildi. DC darbe güç kaynağının parametreleri 0-1000V ayarlanabilir voltaj, %15-%85 ayarlanabilir görev döngüsü ve 1kHz frekanstır. Sıcaklık ölçüm sistemi bir kızılötesi termometre IT-8 ile ölçülür. Numunenin malzemesi östenitik 316 kalın duvarlı paslanmaz çelik boru olup, kimyasal bileşimi 0,06 karbon, 19,23 krom, 11,26 nikel, 2,67 molibden, 1,86 manganez olup geri kalanı demirdir. Örnek boyutu Φ24mm×10mm'dir. Deneyden önce numuneler, yağ lekelerini çıkarmak için sırasıyla sulu zımpara kağıdı ile cilalandı, daha sonra temizlenip alkolle kurutuldu ve daha sonra katot diskinin merkezine yerleştirildi ve 50 Pa'nın altına kadar vakumlandı.

Nitrürlenmiş katmanın mikro sertliği, ostenitik 316 paslanmaz çelik kaynaklı borular üzerinde düşük sıcaklıklarda ve geleneksel nitrürleme sıcaklıklarında iyon nitrürleme yapıldığında 1150HV'nin üzerine bile çıkabilir. Düşük sıcaklıkta iyon nitrürlemeyle elde edilen nitrürlenmiş katman daha incedir ve yüksek sertlik derecesine sahiptir. Düşük sıcaklıkta iyon nitrürlemeden sonra östenitik çeliğin aşınma direnci 4-5 kat artırılabilir ve korozyon direnci değişmeden kalır. Geleneksel nitrürleme sıcaklığında iyon nitrürleme ile aşınma direnci 4-5 kat artırılabilse de, ostenitik paslanmaz çelik kalın duvarlı boruların korozyon direnci, krom nitrürlerin yüzeyde çökelmesi nedeniyle bir miktar azalacaktır.