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

Актуальные проблемы в машиностроении . Том 4. № 1. 2017 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 95 Металлические частицы и конгломераты напыленного слоя соединены между собой мостиками сплавления. Твердость покрытия составляет ≈ 600 HV 10. Рис. 1. Фрагменты рентгеновских дифрактограмм (CoK α ) от поверхностных слоев покрытия из стали 40Х13, после различных режимов обработки: а – исходное состояние; б – ионно-лучевое азотирование при 870 К Рис. 2. Характерные микроструктуры газотермического покрытия из стали 40Х13: а – исходное состояние; б – после ионно-лучевого азотирования при 870 К (3 часа) Ионно-лучевое азотирование приводит к существенному изменению структуры и фазового состава покрытия. В частности, после ионно-лучевой обработки покрытия при 870 К формируется модифицированный азотом слой переменной глубины от 15-20 до 55 мкм (рисунок 2 б), содержащий фазы: α-Fe, γ ' -(Fe, Cr) 4 N, CrN, Fe 3 O 4 (рисунок 1 б). Нижняя граница азотированного слоя совпадает с границами напыленных частиц покрытия, что свидетельствует о наличии на них барьеров для диффузии атомов азота [5]. Такими барьерами в газотермическом покрытии могут выступать оксидные прослойки, состоящие преимущественно из Fe 3 O 4 , который сохраняется после ионно-лучевого азотирования. Микротвердость азотированного слоя изменяется в широком диапазоне, и составляет 800 – 1100 HV 0,01. С помощью метода энергодисперсионной спектрометрии на приборе TESCAN VEGA 3 LMH, проводилось исследование распределения азота в покрытии из стали 40Х13, прошедшего ионно-лучевую обработку при 870 К. Полученные распределения азота по глубине покрытия представлены на рисунке 3. Из, приведенного на рисунке 3 а, распределения азота в зоне конгломерата сплавленных частиц относительно небольшой толщины можно видеть, что граница азотированного слоя совпадает с границей напыленного конгломерата частиц (глубина ≈ 29 мкм). При этом оксидная прослойка, расположенная на глубине ≈ 10 мкм, не является непроницаемым препятствием для диффузии атомов азота, что связано с наличием смежных с оксидной прослойкой зон сплавления, обеспечивающих диффузионный перенос атомов азота в конгломерате при ионно-лучевой обработке. На рисунке 3 б приведена кривая распределения азота в конгломерате большой толщины, где а) б) а) б)