133 / 150
Актуальные проблемы в машиностроении
. Том 4. № 2. 2017
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
133
обработка образцов аустенитной стали азотом осуществлялась с помощью ионного
источника с замкнутым дрейфом электронов при 620-870 К. Сталь обрабатывалась при
плотности тока j=2 мА/см
2
, доза облучения составляла D=3
10
19
cм
-2
(время - 2 ч).
Рентгеноструктурный анализ структуры образцов стали выполнялся на дифрактометре
ДРОН-3.0. Съемки проводили в монохроматизированном CoK
излучении при ускоряющем
напряжении 30 кВ и анодном токе 15 мА. Для фазового анализа использовалась стандартная
картотека PDF-2. Микротвердость измерялась на приборе DuraScan 20 при нагрузке 0,98 Н.
Металлографические исследования проводились на микроскопе EPITYP2. Травление
образцов стали проводилось в реактиве, содержащем 50 мл HCl, 10 г. CuSO
4
и 50 мл
этилового спирта.
Исследование фазового состава, микротвердости, триботехнических и магнитных
свойств модифицированных ионами азота градиентных слоев аустенитной стали
проводилось на призматических образцах с размерами 8
6
5 мм. Ионной обработке
подвергалась шлифованная плоская поверхность Для оценки коэрцитивной силы
Н
применялся способ “точечного полюса” [3], а для определения параметра, характеризующего
магнитную проницаемость
поверхностного слоя образцов, применялся метод высших
гармоник [4].
Триботехнические испытания модифицированных ионами азота образцов стали
проводились на трибометре АТВП, оснащенном устройством для измерения коэффициента
трения. Испытания осуществлялись в условиях трения без смазочного материала по схеме
возвратно-поступательного движения контактирующих тел при средней скорости взаимного
перемещения 0,1 м/с и давлении 1,5 МПа. При испытаниях использовалось контртело,
изготовленное из закаленной стали У8 (800 HV 10) с размерами 3
40
90 мм.
Результаты и обсуждение
В исходном неимплантированном состоянии сталь 10Х17Н13М2Т имеет аустенитную
структуру с периодом кристаллической решетки а=0,3598 нм. Микротвердость стали в
исходном состоянии составляет H
0,49
=1950 МПа. Ионное азотирование сталей приводит к
образованию поверхностных модифицированных слоев с толщиной от 3-5 мкм до 25 мкм
(рисунок 1) и микротвердостью от H
0,49
= 4700 МПа до H
0,49
= 15500 МПа (рисунок 2).
550 600 650 700 750 800 850 900 950
0
5
10
15
20
25
30
Исх.
Т, К
h, мкм
550 600 650 700 750 800 850 900
0
4000
8000
12000
16000
Исх.
Т, К
H
0,98
,
МPа
Рис. 1.
Зависимость глубины
модифицированного слоя для стали
10Х17Н13М2Т от температуры ионно-
лучевого азотирования
Рис. 2.
Зависимость микротвердости
поверхности стали 10Х17Н13М2Т от тем-
пературы ионно-лучевого азотирования