Actual Problems in Machine Building 2017 Vol. 4 No. 2

Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 2. 2017 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 134 Максимальные значения микротвердости поверхностных слоев у имплантированной азотом стали достигаются после обработки при 670-770 К. В результате ионно-лучевой обработки при высоких температурах 820 и 870 К микротвердость модифицированного слоя несколько снижается и составляет 13000 и 11500 МПа, соответственно. Фазовый состав азотированных слоев исследованной стали определяется, в первую очередь, температурой ее ионно- лучевой обработки. Так, в частности, ионно-лучевое азотирование стали при 620 - 670 К приводит к формированию в поверхностном слое нитридной  N - фазы на основе гексагонально искаженной ГЦК-решетки [2] (рисунок 3). В поверхностном слое азотированной при 690 – 770 К стали 10Х17Н13М2Т наряду с нитридной  N -фазой выявлены наноразмерные частицы CrN и  -фазы. Образование частиц  -фазы при ионно-лучевом азотировании вызвано фазовым  -превращением в обедненных хромом участках диффузионного слоя [5]. Рис. 3 . Фрагменты рентгеновских дифрактограмм (Со K  -излучение) от поверхностных слоев стали 10Х17Н13М2Т после ионно-лучевого азотирования ( j = 2 мА/см 2 , D = 3  10 19 cм -2 ) при разных температурах: а – исходное состояние; б – 670 К; в – 770 К; г – 870 К. В проведенных ранее исследованиях было показано, что в результате обработки стали 12Х18Н10Т при 720 К в насыщенном азотом слое образуются области (ячейки) с перлитообразной структурой, содержащей ультрадисперсные вытянутые волокнистые частицы CrN и  -(Fe, Ni) [5]. Указанный факт свидетельствует о гетерогенном зарождении частиц CrN в модифицируемых слоях по механизму прерывистого выделения [6]. При этом образование нитридных частиц приводит к обеднению приграничных с частицей областей матричной фазы хромом и азотом, что, в свою очередь, способствует протеканию фазового  превращения в локальных участках матричной фазы между растущими частицами CrN. Существенные изменения в структурно-фазовом состоянии азотированных слоев аустенитной стали фиксируются после высокотемпературной ионно-лучевой обработки при 870 К. Из приведенного на рисунке 3г фрагмента рентгеновской дифрактограммы можно видеть, что в азотированном слое после высокотемпературной обработки увеличивается количество аустенитной фазы (рисунок 4 г) и достигает  60 %. Указанное явление связано с возрастанием концентрации хрома в азотированном слое вследствие его диффузии из подповерхностных слоев в процессе изотермической выдержки при высокотемпературной ионно-лучевой обработке. Дополнительным фактором, облегчающим диффузию хрома из подложки, может выступать высокая концентрация дефектов кристаллической решетки  N 111  111; CrN 200  N 200  200 2  CrN 111 111  110 (ж) (в)  111 111  200 CrN 111 111 111 2  (и) CrN200 111 111  110 (г)  200  111  N 111  N 200 2   N 111  N 200 (в) (б) 2   111  200 (a) (а)