Characterization of Different Surface Layers Produced by Solid Boron-Nitro-Carburizing Thermochemical Treatment on AISI 1020

Abstract

The aim of this study is to obtain and characterize surface layers on low carbon steel with the pack boronnitro-carburizing process. Different mixtures of commercial powders (Turbonit ® and Ekabor ®) were used to investigate the case properties, microstructure and phases formation on AISI 1020 steel. A series of experiments were conducted in solid medium with powders blend, with weight proportions of 0/100;25/75;50/50;75/25;100/0 at temperatures of 1000 and 1100º C for 2 and 10 hours. Roughness measurement of all treated specimens was assessed to compare with pre-treatment condition. Hardness profile and comparative analysis of phase structure, morphology and composition was carried out to treatment conditions. Optical microscopy shows differences on layers surface, depth and microstructure case-diffusion zone. Results found indicated that for the same treatment time and temperature, hardness was changed, but the diffusion case depth was kept similar. DRX and XPS indicated the formation of boron nitride after certain treatments.

Elektrokimyasal olarak borlanan düşük karbonlu çeliğin yüksek sıcaklık aşınma ve oksidasyon davranışı

“…Yüksek alaşım elementi içeriğine sahip ve dolayısıyla daha pahalı olan alaşımlı bir çeliğin daha ucuz bir çelikle değiştirilmesi, ancak bir yüzey işlemi ile mümkün olabilir. Son yıllarda, AISI 1020 çeliğin yüzey özelliklerini iyileştirmek için yüzey sertleştirme yöntemleri olarak karbürizasyon, nitrasyon, karbonitrasyon, borlama gibi çeşitli termokimyasal işlemler uygulanmaktadır [2]. Termokimyasal yüzey işlemleri, yüksek sertlik ve iyi korozyon direncine sahip yüzeyler gerektiren saldırgan ortamlara ve şiddetli aşınma koşullarına maruz kalan metallerin mekanik ve yüzey özelliklerini iyileştirmek için kullanılan önemli bir yöntemdir [3,4].…”

Caracterização metalográfica e mecânica do aço ABNT/SAE 1020 submetido ao tratamento termoquímico de cementação e ao tratamento térmico de têmpera

“…Por outro lado, a cementação é um dos tratamentos termoquímicos mais utilizados, tendo como objetivo o endurecimento da superfície do material, mantendo um núcleo tenaz. O endurecimento superficial é alcançado por meio da difusão na superfície de átomos de carbono provenientes da atmosfera do forno, em uma elevada temperatura, e um posterior resfriamento rápido do material [6,7]. BISINELI et al [8] investigaram o uso de cementação em aços ABNT/SAE 1020 e verificaram um aumento na dureza superficial, com a formação de martensita de alto carbono nas bordas do material de análise.…”

Microstructural and tribological characterization of niobium boride coating produced on AISI 1020 steel via multicomponent boriding

“…Low carbon steels have received attention from as substrates for the application of multicomponent boriding treatments. Boro-chromo-nickelising [24], borocarburizing [25], boro-nitriding [26] and boron-nitro-carburizing [27]. These treatments proved to be efficient in order to improve the ductility and toughness, corrosion resistance, tribological behavior and microhardness comparing to untreated substrates.…”