ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 144 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ сцепление покрытия с материалом подложки (чугуном) [8–10]. Для улучшения свойств чугуна и усиления его поверхности, а также для создания качественного сцепления между поверхностным слоем и основным материалом предлагается применить метод ионной имплантации [11–13]. Ионная имплантация – это технология, которая позволяет изменять свойства материалов, «бомбардируя» их поверхность высокоэнергетическими ионами. В случае чугуна в качестве «снарядов» используются ионы различных элементов, которые встраиваются в его поверхностный слой. В результате ионной имплантации образуется не просто покрытие, а глубоко измененный сплав с переменным составом. Этот сплав отличается от обычных покрытий отсутствием четкой границы между исходным материалом и модифицированным слоем. Вместо резкого перехода мы видим плавное изменение состава и свойств в глубину материала. Такое плавное изменение состава дает возможность достигать более равномерного распределения улучшенных свойств по глубине модифицированного слоя. Исследования показывают, что толщина такого измененного слоя может достигать 150…200 мкм, что делает ионную имплантацию отличным инструментом для повышения износостойкости и прочности деталей [14, 15]. Использование метода ионной имплантации обеспечивает улучшение механических свойств материала, увеличивая его твердость, прочность и износостойкость. Этот процесс также способствует улучшению адгезии между поверхностным слоем и основным материалом, что повышает стойкость к коррозии и воздействию внешних факторов [16–18]. Ионная имплантация широко применяется в промышленности для модификации свойств различных материалов, таких как различные стали и сплавы, включая чугун. Этот метод является эффективным способом улучшения качества поверхности и общих характеристик материала, что делает его привлекательным для использования в различных отраслях, где требуется повышение износостойкости, твердости, усталостной прочности, коррозионной стойкости и других поверхностных свойств материалов [19–22]. Ионная имплантация, несмотря на свою эффективность, не лишена определенных сложностей. Одна из ключевых проблем заключается в непредсказуемости ее результатов. В отличие от других методов обработки материалов, где влияние параметров на свойства легко моделируется, ионная имплантация характеризуется значительной вариабельностью результатов. Это обусловлено тем, что в процессе имплантации ионы взаимодействуют с материалом на атомном уровне, а их поведение под воздействием разных условий может быть довольно сложным. До сих пор не существует универсальной модели, которая бы полностью описывала механизм упрочнения от ионной имплантации и позволяла с точностью предсказывать результат. Часто оказывается, что ионы ведут себя не в соответствии с предполагаемыми закономерностями, что приводит к необходимости тщательной экспериментальной проверки каждого конкретного случая [23]. Однако необходимо отметить, что успешность процесса зависит от технологических параметров, таких как доза и энергия ионов. Несмотря на сложности, связанные с предсказуемостью и результатами процесса, ионная имплантация остается важным методом для улучшения свойств материалов и создания новых функциональных поверхностей. Важно правильно выбирать технологические параметры для достижения желаемых результатов и дальнейшего применения этого метода [24, 25]. Для решения проблемы упрочнения поверхностного слоя чугунных изделий и деталей необходимо провести предварительные исследования, которые покажут закономерности формирования структуры и свойств имплантированных поверхностей. Целью данной работы стало определение технологических параметров обработки поверхности заготовок из чугуна с помощью ионной имплантации (оптимальной дозы излучения и энергии пучка), позволяющих повысить прочностные свойства поверхностного слоя. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи. 1. Определен оптимальный режим ионной имплантации азота в серый чугун, установлена оптимальная доза излучения и энергия пучка для достижения максимальной прочности поверхностного слоя. 2. Изучено влияние ионной имплантации на микроструктуру серого чугуна. Проведен анализ изменений в микроструктуре, таких как раз-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1