136 / 150
Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 2. 2017
Materials Science
in Machine Building
____________________________________________________________________
136
без смазочного материала (рисунок 5). При переходе к более высоким температурам ионной
обработки (690 К) и возрастании толщины модифицированного слоя (h
7 мкм)
износостойкость покрытий на начальных стадиях испытаний весьма существенно возрастает
и достигает уровня I
q
8,7
10
-3
мг/м. Наиболее высокие характеристики износостойкости для
имплантированной стали достигаются после ее обработки при 720…870 К (рисунок 5). В
случае указанных режимов обработки интенсивность изнашивания стали снижается до
уровня I
q
1,3-1,4
10
-3
мг/м, а коэффициент трения составляет f=1,0-1,2. При этом
износостойкость модифицированной азотом стали возрастает до
18-20 раз. Высокая
износостойкость поверхностных слоев обработанного при 720…870 К сплава сохраняется на
весь период испытаний (рисунок 5), что связано с относительно большой глубиной
модифицированного слоя (рисунок 1).
0
200 400 600 800 1000 1200 1400
0
5
10
15
20
25
30
9
876
5
4
3
2
L, м
Q, мг
1
Рис. 5.
Зависимость интенсивности весового изнашивания
I
Q
от пути трения
L
стали
10Х17Н13М2Т, обработанной ионами азота по различным режимам: 1 – исходное
состояние; 2 – обработка
N
+
при 620
К
; 3 – то же при 670
К
; 4 – то же при 690
К
; 5 – то же
при 720
К
; 6 – то же при 740 К; 7 - то же при 770 К; 8 -то же при 820 К; 9-то же при 870 К
(трение без смазки; p
a
=1 МПа)
Выводы
Ионно-лучевое азотирование аустенитной нержавеющей стали 10Х17Н13М2Т
сопровождается выделением в ее поверхностных слоях наноразмерных частиц нитрида
хрома и ферромагнитной
-фазы, способствующих существенному упрочнению
азотированного слоя и придающих ему ферромагнитные свойства. Изменением режимов
ионно-лучевого азотирования можно обеспечить формирование модифицированного слоя с
заданной микротвердостью, износостойкостью и магнитными свойствами. Оптимальными
температурами ионно-лучевого азотирования для достижения максимально высокой
микротвердости поверхности стали 10Х17Н13М2Т являются 720-770 К. Максимальная
магнитная проницаемость азотированного слоя стали достигается после обработки при 670-
720 К, а коэрцитивная сила – после обработки стали при 770-820 К. Наиболее высокий
уровень износостойкости поверхностных слоев модифицированной ионами азота стали
10Х17Н13М2Т достигается в результате обработки при 720-870 К.