Modulo elastico della fase S in un acciaio 316 L kolsterizzato

Austenitic stainless steels are interesting materials for several industrial applications where corrosion resistance is a fundamental requirement [1]. However, their use is limited by low tribological behavior, which involves high friction and low wear resistance [2]. Conventional thermo-chemical surface treatments, such as carburizing and nitriding, improve surface hardness but drastically decrease corrosion resistance because treatment temperatures (generally higher than 550°C) induce the precipitation of Cr compounds depleting the surrounding matrix of Cr. To avoid the precipitation of Cr compounds it is necessary to operate at low temperature (< 470 °C). Low temperature heat treatments produce a surface layer of austenite supersaturated of interstitial elements (S phase), thermodynamically metastable [3]. An industrial carburizing process at low temperature is kolstering [4].....................................

L'acciaio AISI 316L, sottoposto a kolsterizzazione mediante trattamento industriale, è stato esaminato mediante Spettroscopia Meccanica (S.M.) e nanoindentazione al fine di determinare il modulo elastico E dello strato indurito superficiale (fase S). I risultati di S.M. mostrano che il modulo elastico della fase S è 202 GPa, un valore moderatamente più alto di quello del materiale non trattato. Le prove di nanoindentazione, eseguite con carichi di 5, 15 e 30 mN, mostrano con il carico più basso, corrispondente ad una profondità di penetrazione di ~ 110 nm, un modulo di quasi 400 GPa; i valori di E poi rapidamente decrescono. Questi risultati unitamente a misure XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) e AES (Auger Electron Spectroscopy) della concentrazione di C inducono a considerare l'ipotesi che i primi strati della superficie siano costituiti da una struttura diversa dalla fase S, cioè una struttura mista DLC (Diamond-like carbon) - taC (tetrahedral carbon).