Diffusion of nitrogen in austenitic phase: Application to nitriding of stainless steels

Diffusion de l’azote en phase austénitique: Application à la nitruration des aciers inoxydables

Université de Tébessa, Faculté des Sciences et de la Technologie, Département de Génie Mécanique, Tébessa, Algérie

^a Corresponding author: torchanel@yahoo.fr

Abstract

The nitriding treatment of the martensitic stainless steels aims to harden and to introduce compressive stresses on the surface of steel. Hardening is resulting of the martensitic transformation of the austenitic matrix enriched into nitrogen during cooling and of the germination and the nitride growth. In order to preserve the stainless character of the nitrided layer, it is imperative to control precipitation within the zone affected by the treatment. Our task consists in showing that is possible to control the composition of the gas atmosphere containing ammonia and argon and to carry out on the surface of nitrided samples at 1050°C two types of configuration of layers : a single phase layer made up by martensite enriched in nitrogen α’_N and or a two phase layer made up by austenite γ_N and martensite α’_N enriched in nitrogen.

Résumé

Le traitement de nitruration des aciers inoxydables martensitiques a pour objectif de durcir et d’introduire des contraintes de compression à la surface de l’acier. Le durcissement est issu d’une part, de la transformation martensitique de la matrice austénitique enrichie en azote au cours de la trempe et d’autre part, de la germination et de la croissance de nitrures Afin de préserver le caractère inoxydable de la couche nitrurée, il est impératif de contrôler la précipitation au sein de la zone affectée par le traitement. Notre tâche consiste à montrer qu’il est possible de contrôler la composition de l’atmosphère gazeuse à base d’ammoniac et d’argon et de réaliser à la surface d’échantillons nitrurés à 1050°C deux types de configuration de couches : une couche monophasée constituée de martensite enrichie en azote α’_N et ou une couche biphasée constituée d’austénite γ_N et de martensite α’_N enrichies en azote.