Актуальные проблемы в машиностроении Том 4 №1 2017

93 / 142

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 4. № 1. 2017 Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
93
УДК 621.793:621.785.532
КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ АЗОТИРОВАННЫХ СЛОЕВ
В ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЯХ,
ПОДВЕРГНУТЫХ ИОННО-ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКЕ
М.А. БЕЛОЦЕРКОВСКИЙ, доктор техн. наук, доцент
А.Н. ГРИГОРЧИК, с.н.с.
В.А. КУКАРЕКО, доктор физ.-мат. наук, доцент
(Объединенный институт машиностроения
НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь)
Кукареко В.А. – 220072, г. Минск, ул. Академическая, 12,
Государственное научное учреждение "Объединенный институт машиностроения
Национальной академии наук Беларуси",
e-mail:
Исследовано структурно-фазовое состояние газотермического покрытия из
высокохромистой мартенситной стали 40Х13 в исходном состоянии и после ионно-лучевого
азотирования при 870 К. Установлено, что ионно-лучевая обработка азотом приводит к
формированию в поверхностных слоях газотермических покрытий модифицированных слоев
переменной глубины, повторяющих рельеф напыленных частиц. Сделано заключение, что
оксидные прослойки, расположенные на границах напыленных частиц, являются барьерами
для диффузии азота в глубокие слои покрытия, что приводит к появлению неоднородности
распределения азота в поверхностных слоях покрытия и разбросу в значениях
микротвердости.
Ключевые слова: газотермическое покрытие, ионно-лучевое азотирование,
концентрация азота, оксидные прослойки
Введение
Около 85-90 % машин и механизмов выходит из строя по причине износа деталей [1].
В свою очередь на их ремонт и обслуживание тратится средств в несколько раз больше
первоначальной стоимости. В связи с этим, аддитивные технологии позволяющие создавать
и восстанавливать детали машин имеют большую практическую значимость. Одной из
перспективных технологий изготовления и восстановления изношенных поверхностей
является гиперзвуковое газотермическое напыление покрытий. К отличительным
особенностям гиперзвуковой металлизации можно отнести высокую скорость распыления
частиц (≈ 400-500 м/с), обеспечивающую формирование плотных покрытий с низкой
пористостью (≈ 3-5 об.%). Вместе с тем, износостойкость газотермических покрытий
существенно ниже, чем монолитных материалов. Для повышения износостойкости
газотермических покрытий перспективно использование методов инженерии поверхности.
Современными и интенсивно развивающимися методами, позволяющими существенно
повысить износостойкость и микротвердость поверхностных слоев металлических
материалов, являются способы ионного азотирования. В частности, метод
низкоэнергетического ионно-лучевого азотирования основан на обработке материалов
пучками ионов азота с энергией  103 эВ и с большими плотностями ионного тока ( 1 10
мА/см2). При этом в поверхностном слое обрабатываемого материала развиваются процессы
радиационно-стимулированной диффузии, обеспечивающей высокую скорость и глубину
насыщения покрытий атомами азота, придающими поверхностным слоям высокую
микротвердость и износостойкость [2]. Вместе с тем, гиперзвуковые газотермические