Актуальные проблемы в машиностроении Том 4 №1 2017

97 / 142

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 4. № 1. 2017 Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
97
Указанное различие в концентрации атомов азота в напыленных частицах покрытия
может оказывать существенное влияние на их фазовый состав и свойства. В частности,
микротвердость напыленной частицы из стали 40Х13 с относительно небольшим
подповерхностным объемом (рисунок 5 а) составляет 1100 HV 0,01, в то время как
микротвердость более крупной частицы (рисунок 5 б) – 830 HV 0,01, что объясняет широкий
диапазон варьирования значений микротвердости азотированного поверхностного слоя
покрытия. Подобные результаты были получены при исследовании обработанного ионами
азота покрытия из аустенитной стали 06Х19Н9Т.
Рис.5. Микроструктуры обработанного ионами азота (Т=870 К, 3 часа) газотермического
покрытия из стали 40Х13 с нанесенными отпечатками Виккерса:
а – частица небольшого подповерхностного объема; б – частица с большим
подповерхностным объемом
Указанное явление барьерного действия оксидных прослоек на диффузионный
перенос атомов азота при ионном азотировании может быть использовано для управления
свойствами ионно-модифицированных слоев. Так, в частности, в целях получения покрытий
с относительно глубокими азотированными слоями необходимо проводить распыление при
низком давлении распыляющего газа, обеспечивающего формирование покрытий из
крупных частиц (≈ 30-50 мкм). В случае напыления мелких частиц (≈ 5-20 мкм) при
последующем азотировании формируются тонкие азотированные слои с повышенным
содержанием азота и значениями микротвердости.
Выводы
Исследовано структурно-фазовое состояние газотермического покрытия из
мартенситной стали 40Х13 в исходном состоянии и после ионно-лучевого азотирования.
Показано, что в результате ионно-лучевого азотирования при 870 К в газотермических
покрытиях формируются азотированные слои переменной глубины (от 15 до 55 мкм),
содержащие нитриды γ'-(Fe, Cr)4N и CrN, а также оксид Fe3O4. Установлено, что переменная
глубина азотированного слоя связана с наличием на границах напыленных частиц покрытия,
непроницаемых для диффузии азота оксидных прослоек. При этом в частицах с различным
подповерхностным объемом будет регистрироваться различная концентрация азота и
значения микротвердости.
Список литературы
1. Триботехническое материаловедение и триботехнология: учеб. Пособие / Н.Е. Денисова
и др.; под общ. ред. Н.Е. Денисовой. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2006. – 248 с.
2. Структурно-фазовое состояние и износостойкость в условиях граничного трения
обработанных ионами азота газотермических покрытий из сталей различных классов / В.А.
а) б)