Plasma nitriding of an air-hardening medium manganese forging steel

Gramlich, A.; Auger Martínez, Maria Angustias; Richter, S.

Publication:
Plasma nitriding of an air-hardening medium manganese forging steel

dc.affiliation.dpto	UC3M. Departamento de Física	es
dc.affiliation.grupoinv	UC3M. Grupo de Investigación: Materiales Nano-Estructurados y Multifuncionales	es
dc.contributor.author	Gramlich, A.
dc.contributor.author	Auger Martínez, Maria Angustias
dc.contributor.author	Richter, S.
dc.date.accessioned	2023-02-07T14:12:02Z
dc.date.available	2023-02-07T14:12:02Z
dc.date.issued	2022-08-25
dc.description.abstract	The impact of plasma nitriding on the microstructure and the hardness of a recently developed 4 wt.-% medium manganese steel are presented. In contrast to standard quench and tempering steels, the investigated material achieves its martensitic microstructure by air-cooling from the forging heat, which enables the reduction of the carbon footprint of the forged components. The influence of nitriding on this grade of steel has not been investigated so far, but fundamental differences in comparison to standard nitriding steels are expected due to the increased manganese concentration. To address this issue, nitriding treatments with different temperatures (350 °C, 580 °C and 650 °C) have been performed, followed by examinations of the microstructure, the phase composition, the obtained hardness profiles and the tensile properties of the bulk material after nitriding, accompanied by thermodynamic equilibrium calculations. It is demonstrated that after nitriding at 580 °C similar hardness profiles like standard nitriding steels are achieved, with a shorter process as austenitization and hardening were omitted, reaching a hardness of approximately 950 HV0.1. Furthermore, it was demonstrated that austenite can be stabilized by manganese and nitrogen partitioning to room temperature during nitriding in the intercritical phase region.	en
dc.description.abstract	Es wird der Einfluss des Plasmanitrierens auf das Gefüge und die Härte eines kürzlich entwickelten 4-Gew.-%-Mittelmanganstahls vorgestellt. Im Gegensatz zu Standard-Vergütungsstählen erreicht der untersuchte Werkstoff sein martensitisches Gefüge durch Luftabkühlung aus der Schmiedewärme, was die Reduzierung des Kohlenstoff-Fußabdrucks der Schmiedeteile ermöglicht. Der Einfluss des Nitrierens auf diese Stahlsorte wurde bisher noch nicht untersucht, doch werden aufgrund der erhöhten Mangankonzentration grundlegende Unterschiede im Vergleich zu Standard-Nitrierstählen erwartet. Um diese Frage zu klären, wurden Nitrierbehandlungen bei verschiedenen Temperaturen (350 °C, 580 °C und 650 °C) durchgeführt und anschließend die Mikrostruktur, die Phasenanteile, die erreichten Härteprofile und die Zugeigenschaften der Matrix nach dem Nitrieren untersucht, begleitet von thermodynamischen Gleichgewichtsberechnungen. Es wird gezeigt, dass nach dem Nitrieren bei 580 °C vergleichbare Härteprofile wie bei Standard-Nitrierstählen erzielt werden, wobei der Prozess deutlich verkürzt ist, da Austenitisierung und Härtung entfallen und eine Härte von etwa 950 HV0,1 erreicht wird. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Austenit durch Mangan- und Stickstoffpartitionierung bei Raumtemperatur während des Nitrierens im interkritischen Phasenbereich stabilisiert werden kann.	de
dc.format.extent	18
dc.identifier.bibliographicCitation	Gramlich, A., Auger, M. A. & Richter, S. (2022). Plasma Nitriding of an Air-Hardening Medium Manganese Forging Steel. Journal of Heat Treatment and Materials, 77(4), 298-315.	en
dc.identifier.doi	https://doi.org/10.1515/htm-2022-1017
dc.identifier.issn	2194-1831
dc.identifier.publicationfirstpage	298
dc.identifier.publicationissue	4
dc.identifier.publicationlastpage	315
dc.identifier.publicationtitle	Journal of Heat Treatment and Materials	en
dc.identifier.publicationvolume	77
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10016/36507
dc.identifier.uxxi	AR/0000031077
dc.language.iso	deu
dc.language.iso	eng
dc.publisher	De Gruyter
dc.rights	© 2022 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany
dc.rights	Atribución 3.0 España	*
dc.rights.accessRights	open access	en
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/	*
dc.subject.eciencia	Energía Nuclear	es
dc.subject.eciencia	Física	es
dc.subject.eciencia	Materiales	es
dc.subject.other	Plasma nitriding	en
dc.subject.other	Medium manganese steels	en
dc.subject.other	Surface treatment	en
dc.subject.other	Emission reduction	en
dc.subject.other	Nitriding	en
dc.subject.other	Plasmanitrieren	de
dc.subject.other	Stähle mit mittlerem mangangehalt	de
dc.subject.other	Oberflächenbehandlung	de
dc.subject.other	Emissionsminderung	de
dc.subject.other	Nitrieren	de
dc.title	Plasma nitriding of an air-hardening medium manganese forging steel	en
dc.title	Plasmanitrierung eines lufthärtenden Schmiedestahls mit mittlerem Mangangehalt	de
dc.type	research article	*
dc.type.hasVersion	VoR	*
dspace.entity.type	Publication