Структура и свойства поверхностного слоя высокохромистой аустенитной стали, подвергнутой ионно-плазменному азотированию
Ю.Ф. Иванов, Е.А. Петрикова, С.В. Лыков, Ю.А. Денисова, А.Д. Тересов, О.С. Толкачев
ФГБУН «Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН»
DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.805
Оригинальная статья
Аннотация: Ионное азотирование является одним из наиболее распространенных способов поверхностного упрочнения деталей и инструмента. Цель настоящей работы – выявление и анализ закономерностей преобразования структуры и свойств поверхностного слоя высокохромистой нержавеющей стали, подвергнутой низкотемпературному азотированию в плазме газового разряда низкого давления. Установлено, что насыщение азотом (790 К, 3 час.) аустенитной высокохромистой стали 20X23H18 в плазме газового разряда низкого давления сопровождается формированием в слое толщиной (55 — 60) мкм структуры пластинчатого типа с чередующимися пластинами аустенита и нитрида железа (поперечные размеры пластин не превышают 10 нм), микротвердость и износостойкость которой превышают в 6,5 раз и более чем в 400 раз соответствующие характеристики исходного состояния.
Ключевые слова: плазма газового разряда низкого давления, аустенитная сталь, фазовый состав, дефектная субструктура, микротвердость, износостойкость
- Иванов Юрий Федорович – д.ф.-м.н., главный научный сотрудник лаборатории плазменной эмиссионной электроники, ФГБУН «Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН»
- Петрикова Елизавета Алексеевна – младший научный сотрудник лаборатории плазменной эмиссионной электроники, ФГБУН «Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН»
- Лыков Сергей Витальевич – главный специалист, Группа инновационной деятельности и интеллектуальной собственности, ФГБУН «Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН»
- Денисова Юлия Александровна – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник лаборатории пучковоплазменной инженерии поверхности, , ФГБУН «Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН»
- Тересов Антон Дмитриевич – научный сотрудник лаборатории пучково-плазменной инженерии поверхности, ФГБУН «Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН»
- Толкачев Олег Сергеевич – младший научный сотрудник лаборатории плазменной эмиссионной электроники, ФГБУН «Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН»
Ссылка на статью:
Иванов, Ю.Ф. Структура и свойства поверхностного слоя высокохромистой аустенитной стали, подвергнутой ионно-плазменному азотированию / Ю.Ф. Иванов, Е.А. Петрикова, С.В. Лыков, Ю.А. Денисова, А.Д. Тересов, О.С. Толкачев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2020. — Вып. 12. — С. 805-815. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.805.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Мамаева, Д. Индукционные установки ТВЧ для поверхностной закалки крупномодульных зубчатых колес / Д. Мамаева, Ю. Зинин, Ю. Ройзман // Силовая электроника. – 2018. – Т. 6. – № 75. – С. 41-45.
2. Ivanov, Yu.F. Microstructure and properties of hypoeutectic silumin treated by highcurrent pulsed electron beams / Yu.F. Ivanov, D.V. Zagulyaev, S.A. Nevskii, et al. // Progress in Physics of Metals. – 2019. – V. 20. – I. 3. – Р. 447-484. DOI: doi.org/10.15407/ufm.20.03.447.
3. Ivanov, Yu. Modification of surface layer of hypoeutectic silumin by electroexplosion alloying followed by electron beam processing / Yu. Ivanov, V. Gromov, D. Zaguliaev, et al. // Materials Letters. – 2019. – V. 253. – Р. 55-58. DOI: 10.1016/j.matlet.2019.05.148.
4. Кныш, В.В. Эффективность упрочнения высокочастотной механической проковкой стыковых сварных соединений с длительной наработкой / В.В. Кныш, С.А. Соловей, А.З. Кузьменко // Автоматическая сварка. – 2014. – № 11 (8). – С. 46-49. DOI: 10.15407/tpwj2014.11.08.
5. Горунов, А.И. Перспективы применения лазерного упрочнения в авиационной промышленности / А.И. Горунов, М.Р. Шамсиев, А.О. Дронь, А.Х. Гильмутдинов // Образование и наука в России и за рубежом. – 2019. – T. 58. – № 10. – С. 41-46.
6. Лопухов, Ю.И. Ультразвуковое поверхностное пластическое упрочнение стали 14X17H2 / Ю.И. Лопухов, М.А. Лахина // Технические науки - от теории к практике. – 2015. – № 45. – С. 51-59.
7. Faye, D.N. Structural and optical studies of aluminosilicate films doped with (Tb3+,Er3+)Yb3+ by ion implantation / D.Nd. Faye, M. Dias, R.E. Rojas-Hernandez, et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2019. – V. 459. – Р. 71-75. DOI: 10.1016/j.nimb.2019.08.027.
8. Kuang, X. The effect of N+ ion-implantation on the corrosion resistance of HiPIMSTiN coatings sealed by ALD-layers / X. Kuang, L.L. Lei, W. Guodong, L.K. Huang, Y. Xu // Surface and Coatings Technology. – 2019. – V. 374. – Р. 72-82. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2019.05.055.
9. Vorob’ev, V.L. Nanoscale layers formed on the surface of a titanium alloy by the ionbeam mixing of carbon with a substrate / V.L. Vorob’ev, F.Z. Gilmutdinov, P.V. Bykov, et al. // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2019. – V. 13. – I. 5. – Р. 979-984. DOI: 10.1134/S1027451019050379.
10. Арзамасов, Б.Н. Ионная химико-термическая обработка сплавов в газовых средах / Б.Н. Арзамасов, А.Г. Братухин, Ю.С. Елисеев, Т.А. Панайоти. – М.: Изд-во МГТУ им Баумана, 1999. – 400 с.
11. Meletis, E.I. Intensified plasma-assisted processing: science and engineering / E.I. Meletis // Surface and Coating Technology. – 2002. – V. 149. – I. 2-3. – P. 95-113.
12. Берлин, Е.В. Плазменная химико-термическая обработка поверхности стальных деталей / Е.В. Берлин, Н.Н. Коваль, Л.А. Сейдман. – М.: Техносфера, 2012. – 464 с.
13. Будилов, В.В. Интегрированные методы обработки конструкционных и инструментальных материалов с использованием тлеющих и вакуумно-дуговых разрядов / В.В. Будилов, Н.Н. Коваль, Р.М. Киреев, К.Н. Рамазанов. – М.: Машиностроение, 2013. – 320 с.
14. Kubaschewski, O. Iron binary phase diagrams / O. Kubaschewski. – Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1982. – IX, 185 p. DOI: 10.1007/978-3-662-08024-5.
15. Xu, X. Phase depth distribution characteristics of the plasma nitrided layer on AISI 304 stainless steel / X. Xu, Z. Yu, L. Wang, J. Qiang, Z. Hei // Surface and Coatings Technology. – 2003. – V. 162. – I. 2-3. – P. 242-247. DOI: 10.1016/S0257-8972(02)00670-9.
16. Baranowska, J. Characteristic of the nitride layers on the stainless steel at low temperature / J. Baranowska // Surface and Coatings Technology. – 2004. – V. 180-181. – P. 145-149. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2003.10.056.
17. Dudognon, J. Grazing incidence X-ray diffraction spectra analysis of expanded austenite for implanted stainless steel / J. Dudognon, M. Vayer, A. Pineau, R. Erre // Surface and Coatings Technology. – 2008. – V. 202. – I. 20. – P. 5048-5054. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2008.05.015.
18. Марочник сталей и сплавов. – 4-е изд., переработ. и доп. / Ю.Г. Драгунов, А.С. Зубченко, Ю.В. Каширский и др.; под общ. ред. Ю.Г. Драгунова и А.С. Зубченко. – М.: Машиностроение, 2014. – 1216 с