96 / 142
Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 1. 2017
Materials Science
in Machine Building
____________________________________________________________________
96
содержание азота в ≈ 1,2 – 1,5 раза ниже, чем в конгломерате с относительно небольшим
подповерхностным объемом (рисунок 3 а).
Рис.3.
Распределение азота по глубине газотермического покрытия из стали 40Х13,
прошедшего ионно-лучевое азотирование при 870 К (3 часа):
а – оксидная пленка располагается на глубине
29 мкм от поверхности покрытия;
б – оксидная пленка располагается на глубине
52 мкм от поверхности покрытия
Таким образом, оксидные прослойки на границах напыленных частиц могут
выступать в качестве непроницаемых или частично проницаемых барьеров для диффузии
азота. В свою очередь наличие непроницаемых для диффузии оксидных прослоек приводит к
появлению концентрационной неоднородности распределения азота по поверхности и
глубине покрытия, прошедшего ионно-лучевую обработку (рисунок 3 а, б). Проведенные
ранее исследования [5], направленные на изучение распределения азота в подвергнутом
ионно-лучевому азотированию газотермическом покрытии из аустенитной стали 06Х19Н9Т
также показали, что напыленные частицы, имеющие пониженный подповерхностный объем,
имеют более высокую концентрацию азота и значения микротвердости по сравнению с
крупными частицами и конгломератами сплавленных частиц, имеющими большой
подповерхностный объем. На рисунке 4 приведена схема, иллюстрирующая указанное
явление. Можно видеть, что напыленные частицы 1 и 2, имеющие одинаковую площадь
поверхности и различающиеся величиной подповерхностного объема, после облучения
одинаковой дозой ионов азота будут характеризоваться существенно различной
концентрацией легирующей примеси. При этом наиболее высокая концентрация азота
достигается в тонких напыленных металлических частицах. Таким образом,
концентрационная неоднородность содержания атомов азота в подвергнутых ионному
азотированию газотермических покрытиях, будет приводить к пятнистому распределению
легирующей примеси и значений микротвердости в поверхностных слоях покрытия.
Рис.4.
Схема имплантированного ионами азота участка поверхностного слоя
газотермического покрытия с частицами различного размера (частицы более темного цвета
имеют повышенную концентрацию атомов азота) [5]
а)
б)