ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация
Методами оптической металлографии, рентгеноструктурного анализа и дюрометрии, исследованы особенности формирования строения и фазового состав азотированных слоев стали 40Х13, полученных высокоинтенсивной низкоэнергетической имплантацией ионов азота, а также комбинированным воздействием ультразвукового выглаживания и имплантации. Показано, что при ионной имплантации азота в стали 40Х13 формируется  поверхностный упрочненный азотированный слой. Строение и фазовый состав этого слоя зависят от температуры имплантации и исходного структурного состояния. В случае имплантации при 350°С азотированный слой представляет диффузионную зону, содержащую азотистый мартенсит и частицы нитридов. В результате имплантации с температурой 400°С азотированный слой состоит из нитридной и диффузионной зоны. При имплантации с температурой 450°С и 500°С в азотированном слое наряду с нитридами железа образуется нитрид хрома. В этом случае имплантированный слой имеет следующее строение. Верхний слой – это нитридный слой с максимально высокими значениями микротвердости до 19000 МПа. Затем идет зона внутреннего азотирования второго рода с высокими значениями микротвердости до 15000 МПа. Далее находится зона внутреннего азотирования первого рода с микротвердостью которая плавно снижается до 4500 МПа. Высокотемпературная имплантация приводит к выделению  в азотированном слое преимущественно частиц нитрида хрома. Комбинированная обработка стали, включающая последовательное  ультразвуковое выглаживание  поверхности и имплантацию, обеспечивает во всем исследованном интервале температур формирование азотированных слоев большей глубины. Это обусловлено интенсификацией диффузионных процессов за счет предварительной модификации поверхностного слоя стали.

Список литературы
1. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. – М.: Машиностроение, 1976. – 256с.

2. Бокштейн С.З. Диффузия и структура металлов. – М.: Металлургия, 1973. – 208 с.

3. Белый А.В., Кукареко В.А., Патеюк А. Инженерия поверхностей конструкционных материалов концентрированными потоками ионов азота. Минск: Белорусская наука.- 2007. – 244 с.

4. Диденко А.Н., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В.. Рябчиков А.И. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах. Томск: Изд-во НТЛ, 2004. – 328 с.

5. Герцрикен Д. С., Мазанко В. Ф., Фальченко В. М. Импульсная обработка и массоперенос в металлах при низких температурах. – Киев: Наук. думка, 1991. – 208 с.

6. Бондарь М.П., Псахье С.Г., Дмитриев А.И., Никонов  А.Ю. Об условиях локализации деформации и фрагментации микроструктуры при высокоскоростном нагружении // Физическая мезомеханика. – 2013. – Т. 16. –№ 2. – С. 5-13.

7. Биронт В.С. Применение ультразвука при термической обработке металлов. – М.: Металлургия, 1977. – 168 с.

8. Зайт В. Диффузия в металлах / под редакцией Болтакса Б.И. М.: Изд-во иностранной литературы,1958. – 381 с.

9. Кулемин А.В. Ультразвук и диффузия в металлах. – М.: Металлургия, 1978. – 199 с.

10. Ковалевская Ж.Г., Уваркин П.В., Толмачев А.И. Исследование влияния дефектов точения на формирование микрорельефа поверхности стали при ультразвуковой финишной обработке // Обработка металлов. – 2012. – № 1 – С.14-18.

11. Белый А.В. Высокоинтенсивная низкоэнергетическая имплантация ионов азота // Физическая мезомеханика. – 2002. – Т. 5. – № 1. – С. 95-95.

12. Чаттерджи-Фишер Р., Эйзелл Ф.-В., Хоффманн Р., Лидтке Д., Малленер Х., Рембгес В., Шрайнер А., Велкер Г. Азотирование и карбонитрирование / Под. ред. Супова А.В. – М.: Металлургия, 1990. – 280 с.

13. Клименов В.А., Ковалевская Ж.Г., Перевалова О.Б., Иванов Ю.Ф., Кукареко В.А.  Влияние ультразвуковой обработки поверхности стали 40Х13 на микроструктуру азотированного слоя, сформированного при высокоинтенсивной низкоэнергетической имплантации ионами азота // Физика металлов и металловедение. – 2006. – Том 102. – № 6. – 621-629.

14.  Белый А.В., Кукареко В.А., Лободаева О.В., Ших С.К. Фазовые и структурные превращения в материалах на основе железа, подвергнутых низкоэнергетической имплантации азотом при высоких плотностях тока // Физика металлов и металловедение. – 1995. – Т.80. – вып.6. – С. 82-95.