Actual Problems in Machine Building 2017 Vol. 4 No. 1

Актуальные проблемы в машиностроении . Том 4. № 1. 2017 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 93 УДК 621.793:621.785.532 КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ АЗОТИРОВАННЫХ СЛОЕВ В ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЯХ, ПОДВЕРГНУТЫХ ИОННО-ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКЕ М.А. БЕЛОЦЕРКОВСКИЙ, доктор техн. наук, доцент А.Н. ГРИГОРЧИК, с.н.с. В.А. КУКАРЕКО, доктор физ.-мат. наук, доцент (Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь) Кукареко В.А. – 220072, г. Минск, ул. Академическая, 12, Государственное научное учреждение "Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси", e-mail: v_kukareko@mail.ru Исследовано структурно-фазовое состояние газотермического покрытия из высокохромистой мартенситной стали 40Х13 в исходном состоянии и после ионно-лучевого азотирования при 870 К. Установлено, что ионно-лучевая обработка азотом приводит к формированию в поверхностных слоях газотермических покрытий модифицированных слоев переменной глубины, повторяющих рельеф напыленных частиц. Сделано заключение, что оксидные прослойки, расположенные на границах напыленных частиц, являются барьерами для диффузии азота в глубокие слои покрытия, что приводит к появлению неоднородности распределения азота в поверхностных слоях покрытия и разбросу в значениях микротвердости. Ключевые слова: газотермическое покрытие, ионно-лучевое азотирование, концентрация азота, оксидные прослойки Введение Около 85-90 % машин и механизмов выходит из строя по причине износа деталей [1]. В свою очередь на их ремонт и обслуживание тратится средств в несколько раз больше первоначальной стоимости. В связи с этим, аддитивные технологии позволяющие создавать и восстанавливать детали машин имеют большую практическую значимость. Одной из перспективных технологий изготовления и восстановления изношенных поверхностей является гиперзвуковое газотермическое напыление покрытий. К отличительным особенностям гиперзвуковой металлизации можно отнести высокую скорость распыления частиц (≈ 400-500 м/с), обеспечивающую формирование плотных покрытий с низкой пористостью (≈ 3-5 об.%). Вместе с тем, износостойкость газотермических покрытий существенно ниже, чем монолитных материалов. Для повышения износостойкости газотермических покрытий перспективно использование методов инженерии поверхности. Современными и интенсивно развивающимися методами, позволяющими существенно повысить износостойкость и микротвердость поверхностных слоев металлических материалов, являются способы ионного азотирования. В частности, метод низкоэнергетического ионно-лучевого азотирования основан на обработке материалов пучками ионов азота с энергией  10 3 эВ и с большими плотностями ионного тока (  1  10 мА/см 2 ). При этом в поверхностном слое обрабатываемого материала развиваются процессы радиационно-стимулированной диффузии, обеспечивающей высокую скорость и глубину насыщения покрытий атомами азота, придающими поверхностным слоям высокую микротвердость и износостойкость [2]. Вместе с тем, гиперзвуковые газотермические