Actual Problems in Machine Building 2018 Vol. 5 No. 1-2

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 5. № 1-2. 2018 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 115 Рис. 3. Характерные микроструктуры газотермических покрытий из различных сталей, полученных методом ВМ с использованием горючего газа МАФ, прошедших ионно-плазменное азотирование при 740 К (8 часов): а – покрытие из стали 40Х13; б – покрытие из стали Lastifil 812; в – покрытие из стали 02Х17Н11М2 Глубина азотированных слоев в исходных проволоках и в напыленных из них газотермических покрытиях, а также микротвердость слоев приведены в таблице 2. Таблица 2 Глубина азотированных слоев в проволоке и в покрытиях, напыленных из высокохромистых проволочных сталей (в скобках указана микротвердость азотированного слоя) Материал Глубина азотированного слоя в покрытии, мкм Глубина азотированного слоя в проволоке, мкм 40Х13 30-40 (1050 HV 0,01) 15-20 (1100 HV 0,01) Lastifil 812 25-35 (1000 HV 0,01) 10-20 (1050 HV 0,01) 02Х17Н11М2 15-20 (1100 HV 0,01) 5-10 (1150 HV 0,01) Из данных, представленных в таблице 2, можно видеть, что глубина азотированных слоев в проволочных сталях в ≈ 2 раза меньше, чем глубина слоя в газотермических покрытиях, сформированных из этих проволок (рисунок 3, 4). При этом значения микротвердости азотированных проволок несколько превышают значения микротвердости соответствующих газотермических покрытий (таблица 2). Для объяснения указанных различий в глубине азотированных слоев и в значениях их микротвердости необходимо рассмотреть данные по фазовому составу ионно-модифицированных покрытий. Рентгеновские дифрактограммы от поверхностных слоев проволок и покрытий, подвергнутых ионно-плазменному азотированию, представлены на рисунке 5. Фазовый состав проволок и покрытий после ионно-плазменного азотирования приведен в таблице 3. Из данных рентгеноструктурного анализа можно видеть, что в процессе ионного азотирования во всех проволочных материалах наряду с нитридами железа ε -( Fe, Cr ) 2-3 N и γ ′- ( Fe, Cr ) 4 N выделяется большое количество нитрида CrN , а в молибденсодержащих сталях образуется нитрид Mo 2 N (таблица 3). В то же время в газотермических покрытиях из этих же сталей после азотирования образуется относительно повышенное количество легированного хромом нитрида железа ε -( Fe, Cr ) 2-3 N , а также присутствуют нитриды CrN , Mo 2 N и γ ′-( Fe, Cr ) 4 N (таблица 3). По-видимому, с указанным различием в фазовом составе азотированных слоев связаны относительно пониженные значения микротвердости ионно- модифицированных газотермических покрытий по сравнению с проволоками. Кроме этого, необходимо отметить, что в фазовом составе азотированной проволоки из стали 02Х17Н11М2 и покрытия из этой стали регистрируется твердый раствор азота в матричной γ -фазе с гексагонально искаженной ГЦК решеткой ( γ′ N -( Fe, Cr )) [8]. По данным [9] указанные искажения кристаллической решетки матричной γ -фазы вызваны высокой концентрацией двойников и дефектов упаковки, генерируемых в процессе ионной обработки [10]. а) б) в)