ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 146 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Результаты и их обсуждение Микроструктура опытного чугуна Микроструктура имплантированных металлов и сплавов контролируется процессами, протекающими в любом пересыщенном твердом растворе, и специфическими эффектами, характерными для имплантированной поверхности металла. В результате ионной имплантации происходит не просто нанесение поверхностного покрытия, а глубокое изменение структуры материала. Вместо четкой границы между новым слоем и исходным материалом, как это бывает при обычном напылении, образуется переходная зона. В этой зоне состав материала постепенно меняется от исходного чугуна к модифицированному слою, обогащенному атомами азота. Этот изменяющийся состав создает градиент свойств, где твердость и другие механические характеристики плавно переходят от исходных значений к улучшенным параметрам, достигнутым благодаря ионной имплантации (рис. 2). Тем не менее из фотографий микроструктуры поверхностного слоя видно, что на поверхности имплантированного образца сформировался диффузионный слой толщиной около 400 мкм. В данном слое практически полностью отсутствуют графитовые включения. Они начинают появляться только в конце этого слоя и в небольшом количестве. В структуре серого чугуна происходит выгорание графита под воздействием ионов азота. Подобные результаты были получены и авторами работы [29]. В этой работе азотирование поверхности серого чугуна при других режимах также приводило к выгоранию включений графита в поверхностном слое образцов. Имплантация ионами азота (N+) в приповерхностную область серого чугуна приводит к существенным изменениям его микроструктуры. В первую очередь происходит раздробление и разориентация перлитных колоний, которые являются характерной особенностью микроструктуры серого чугуна. Микроструктура имплантированного чугуна представлена на рис. 3. Рис. 2. Микроструктура поверхностного слоя чугуна, имплантированного ионами N+ Fig. 2. Microstructure of the surface layer of cast iron implanted with N+ ions Рис. 3. Микроструктура поверхностного слоя чугуна, имплантированного ионами N+: а – 2⋅1017 ион/см2; б – 1⋅1017 ион/см2 Fig. 3. Microstructure of the surface layer of cast iron implanted with N+ ions: а – 2⋅1017 ion/cm2; б – 1⋅1017 ion/cm2 а а
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1