Obrabotka Metallov. 2017 no. 2(75)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (75) 2017 61 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 1 Характеристики блистеров и пор на поверхности стали 04Х17Н8Т после фрикционной обработки (ФО) с последую- щим непрерывным азотированием (НА) и газоциклическим азотированием (ГЦА) Обработка Т А , о С S b , мкм 2 S ba , % S p , мкм 2 S pа , % ФО + НА 500 80 7,2 3 3,7 ФО + НА 450 15 5,3 1 0,3 ФО + ГЦА 500 0 0 2 1,3 ФО + ГЦА 450 0 0 1 0,03 Обозначения: Т А – температура азотирования; S b – средняя площадь поверхности, занимаемая одним блистером; S ba – площадь поверхности, занимаемая блистерами; S p – средняя площадь поверхности, занимаемая одной порой; S pa – площадь поверхности, занимаемая порами. Т а б л и ц а 2 Влияние фрикционной обработки (ФО) и по- следующего непрерывного азотирования (НА) и газоциклического азотирования (ГЦА) при температурах Т А на параметр шероховато- сти Ra и микротвердость HV 0,025 поверхности стали 04Х17Н8Т Обработка T А , o C Ra , мкм HV 0,025 ФО – 0,10 780 ФО + НА 500 0,64 1370 ФО + НА 450 0,36 1450 ФО + ГЦА 500 0,46 1160 ФО + ГЦА 450 0,32 1200 снижение температуры обработки. Результаты, представленные на рис. 6 и в табл. 1, показы- вают, что при уменьшении температуры азоти- рования от 500 до 450 °С размер и количество блистеров и открытых пор заметно снижается. Уменьшается также параметр шероховатости азо- тированной поверхности до Ra = 0,36 мкм для Т А = 450 °С (табл. 2). Однако, как известно, сниже- ние температуры обработки существенно умень- шает скорость роста упрочненных слоев [5]. Другой способ устранения блистеринга и порообразования состоял в применении газо- циклического азотирования (ГЦА), обеспечи- вающего снижение концентрации азота в азо- тированном слое в результате диффузии азота в объем металла и выхода азота на поверхность на этапе деазотирования [24]. В работе [19] было исследовано влияние газоциклического азотиро- вания на изменение рельефа поверхности неде- формированной крупнокристаллической аусте- нитной стали и показано, что периодическое снижение насыщающей способности среды, ко- торое достигается за счет прекращения подачи азота в рабочую камеру, позволяет существенно снизить величину Ra . Однако в сравнении с не- прерывным режимом азотирования (НА) при одинаковых значениях температуры и времени обработки режим ГЦА обеспечивает формиро- вание упрочненных слоев с меньшей толщиной и микротвердостью [19]. Результаты, представленные на рис. 7 и в табл. 1 и 2, свидетельству- ют, что режим газоциклического азо- тирования наноструктурированной фрикционной обработкой поверхно- сти обеспечивает по сравнению с ре- жимом непрерывного азотирования снижение параметра шероховато- сти Ra (в 1,35 раза для температуры азотирования Т А = 500 °С), при этом блистеры исчезают полностью, а ко- личество пор снижается в 3…10 раз. Анализ полученных электронной сканирующей микроскопией изобра- жений поверхности с помощью про- граммного комплекса ImageJ 1.50i показал, что площадь поверхности, занимаемая порами, снизилась с 3,7 до 1,3 % для Т А = 500 °С и с 0,3 до 0,03 % для Т А = 450°С (см. табл. 1). Согласно данным табл. 2 после газоци- клического азотирования на наноструктури- рованной фрикционной обработкой поверх- ности стали достигается меньший уровень микротвердости (1160…1200 HV0,025), чем после непрерывного азотирования (1370… 1450 HV0,025). Это указывает на более низкую концентрацию азота в приповерхностном слое после газоциклического азотирования. Тем не менее полученный в режиме ГЦА «понижен- ный» уровень микротвердости превосходит твердость исходной закаленной стали в 6 раз, а стали, подвергнутой только фрикционной об- работке, в 1,5 раза.