Результати апробації інноваційного способу іонного азотування сталей з низькими температурами видпуску

Автор(и)

  • Anatoly Andreev Національний науковий центр Харківський фізико-технічного інститут вул. Академічна, 1, м. Харків, Україна, 61108, Україна
  • Oleg Sоbоl Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-4497-4419
  • Svitlana Shevchenko Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна
  • Vyacheslav Stolbovoy Національний науковий центр Харківський фізико-технічного інститут вул. Академічна, 1, м. Харків, Україна, 61108, Україна
  • Viktor Aleksandrov Національний науковий центр Харківський фізико-технічного інститут вул. Академічна, 1, м. Харків, Україна, 61108, Україна
  • Dmitriy Kovteba Національний науковий центр Харківський фізико-технічного інститут вул. Академічна, 1, м. Харків, Україна, 61108, Україна
  • Alexander Terletsky Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-5948-9934
  • Tatyana Protasenko Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-6045-685X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.104179

Ключові слова:

іонне азотування, комплексна обробка, дифузія, глибина впливу, дифракційні спектри

Анотація

Апробований інноваційний спосіб комплексної обробки для сталей з низькою температурою відпустку, який включає попереднє азотування в вакуумному газовому розряді перед загартуванням і низьким відпуском. В цьому випадку при азотуванні температура нагріву мало впливає на процес високотемпературної обробки, а процес азотування значно прискорюється (оскільки атоми азоту легше проникають в незагартовану сталь). Після остаточної термообробки це призводить до збільшення до 2000 мкм глибини проникнення атомів азоту і товщини формування області з підвищеною твердістю 

Біографії авторів

Anatoly Andreev, Національний науковий центр Харківський фізико-технічного інститут вул. Академічна, 1, м. Харків, Україна, 61108

Доктор технічних наук

Oleg Sоbоl, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра матеріалознавства

Svitlana Shevchenko, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Старший викладач

Кафедра матеріалознавства

Vyacheslav Stolbovoy, Національний науковий центр Харківський фізико-технічного інститут вул. Академічна, 1, м. Харків, Україна, 61108

Кандидат технічних наук, начальник лабораторії

Viktor Aleksandrov, Національний науковий центр Харківський фізико-технічного інститут вул. Академічна, 1, м. Харків, Україна, 61108

Інженер 

Dmitriy Kovteba, Національний науковий центр Харківський фізико-технічного інститут вул. Академічна, 1, м. Харків, Україна, 61108

Молодший науковий співробітник

Alexander Terletsky, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра матеріалознавства

Tatyana Protasenko, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доцент

Кафедра матеріалознавства

Посилання

  1. Ducros, C., Sanchette, F. (2006). Multilayered and nanolayered hard nitride thin films deposited by cathodic arc evaporation. Part 2: Mechanical properties and cutting performances. Surface and Coatings Technology, 201 (3-4), 1045–1052. doi: 10.1016/j.surfcoat.2006.01.029
  2. Pogrebnjak, A. D., Yakushchenko, I. V., Abadias, G., Chartier, P., Bondar, O. V., Beresnev, V. M. et. al. (2013). The effect of the deposition parameters of nitrides of high-entropy alloys (TiZrHfVNb)N on their structure, composition, mechanical and tribological properties. Journal of Superhard Materials, 35 (6), 356–368. doi: 10.3103/s106345761306004x
  3. Morton, B. D., Wang, H., Fleming, R. A., Zou, M. (2011). Nanoscale Surface Engineering with Deformation-Resistant Core–Shell Nanostructures. Tribology Letters, 42 (1), 51–58. doi: 10.1007/s11249-011-9747-0
  4. Sobol’, O. V. (2011). Control of the structure and stress state of thin films and coatings in the process of their preparation by ion-plasma methods. Physics of the Solid State, 53 (7), 1464–1473. doi: 10.1134/s1063783411070274
  5. Sun, Y., Bloyce, A., Bell, T. (1995). Finite element analysis of plastic deformation of various TiN coating/ substrate systems under normal contact with a rigid sphere. Thin Solid Films, 271 (1-2), 122–131. doi: 10.1016/0040-6090(95)06942-9
  6. Sobol’, O. V., Andreev, A. A., Stolbovoi, V. A., Fil’chikov, V. E. (2012). Structural-phase and stressed state of vacuum-arc-deposited nanostructural Mo-N coatings controlled by substrate bias during deposition. Technical Physics Letters, 38 (2), 168–171. doi: 10.1134/s1063785012020307
  7. Sobol’, O. V. (2016). The influence of nonstoichiometry on elastic characteristics of metastable β-WC1–x phase in ion plasma condensates. Technical Physics Letters, 42 (9), 909–911. doi: 10.1134/s1063785016090108
  8. Sobol’, O. V. (2016). Structural Engineering Vacuum-plasma Coatings Interstitial Phases. Journal of Nano- and Electronic Physics, 8 (2), 02024-1–02024-7. doi: 10.21272/jnep.8(2).02024
  9. Ivashchenko, V. I., Dub, S. N., Scrynskii, P. L., Pogrebnjak, A. D., Sobol’, O. V., Tolmacheva, G. N. et. al. (2016). Nb–Al–N thin films: Structural transition from nanocrystalline solid solution nc-(Nb,Al)N into nanocomposite nc-(Nb, Al)N/a–AlN. Journal of Superhard Materials, 38 (2), 103–113. doi: 10.3103/s1063457616020040
  10. Barmin, A. E., Sobol’, O. V., Zubkov, A. I., Mal’tseva, L. A. (2015). Modifying effect of tungsten on vacuum condensates of iron. The Physics of Metals and Metallography, 116 (7), 706–710. doi: 10.1134/s0031918x15070017
  11. Rissel, H., Ruge, I. (1975). Ionnaya implantaciya. Moscow: Energiya, 97.
  12. Pastuh, I. M. (2006). Teoriya i praktika bezvodorodnogo azotirovaniya v tleyushchem razryade. Kharkiv: NNC HFTI, 364.
  13. Gerasimov, S. A., Gress, M. A., Lapteva, V. G., Muhin, G. G., Bayazitova, V. V. (2008). Soprotivlenie iznashivaniyu gazobaricheskih azotirovannyh sloev na stali 12H18N10T. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov, 2, 34–37.
  14. Lahtin, Yu. M., Kogan, Ya. D., Shpis, G. I., Bemer, Z. (1991). Teoriya i tekhnologiya azotirovaniya. Moscow: Metallurgiya, 320.
  15. Zinchenko, V. M., Syropyatov, V. Ya., Prusakov, B. A., Perekatov, Yu. A. (2003). Azotnyy potencial: sovremennoe sostoyanie problemy i koncepciya razvitiya. Moscow: FGUP «Izdatel'stvo «Mashinostroenie», 90.
  16. Andreev, A. A., Sablev, L. P., Grigor'ev, S. N. (2010). Vakuumno-dugovye pokrytiya. Kharkiv: NNC HFTI, 317.
  17. Torchane, L., Bilger, P., Dulcy, J., Gantois, M. (1996). Control of iron nitride layers growth kinetics in the binary Fe-N system. Metallurgical and Materials Transactions A, 27 (7), 1823–1835. doi: 10.1007/bf02651932
  18. Pinedo, C. E., Monteiro, W. A. (2004). On the kinetics of plasma nitriding a martensitic stainless steel type AISI 420. Surface and Coatings Technology, 179 (2-3), 119–123. doi: 10.1016/s0257-8972(03)00853-3
  19. Wei, C. C. (2012). Analyses of Material Properties of Nitrided AISI M2 Steel Treated by Plasma Immersion Ion Implantation (PIII) Process. Advanced Science Letters, 12 (1), 148–154. doi: 10.1166/193666112800850833
  20. Manova, D., Hirsch, D., Richter, E., Mandl, S., Neumann, H., Rauschenbach, B. (2007). Microstructure of nitrogen implanted stainless steel after wear experiment. Surface and Coatings Technology, 201 (19-20), 8329–8333. doi: 10.1016/j.surfcoat.2006.10.060
  21. Campos, M., de Souza, S. D., de Souza, S., Olzon-Dionysio, M. (2011). Improving the empirical model for plasma nitrided AISI 316L corrosion resistance based on Mossbauer spectroscopy. Hyperfine Interactions, 203 (1-3), 105–112. doi: 10.1007/s10751-011-0351-3
  22. Ozturk, O., Williamson, D. L. (1995). Phase and composition depth distribution analyses of low energy, high flux N implanted stainless steel. Journal of Applied Physics, 77 (8), 3839–3850. doi: 10.1063/1.358561
  23. Fernandes, B. B., Mandl, S., Oliveira, R. M., Ueda, M. (2014). Mechanical properties of nitrogen-rich surface layers on SS304 treated by plasma immersion ion implantation. Applied Surface Science, 310, 278–283. doi: 10.1016/j.apsusc.2014.04.142
  24. Koster, K., Kaestner, P., Brauer, G., Hoche, H., Troßmann, T., Oechsner, M. (2013). Material condition tailored to plasma nitriding process for ensuring corrosion and wear resistance of austenitic stainless steel. Surface and Coatings Technology, 228, S615–S618. doi: 10.1016/j.surfcoat.2011.10.059
  25. Maistro, G., Perez-Garcia, S. A., Norell, M., Nyborg, L., Cao, Y. (2016). Thermal decomposition of N-expanded austenite in 304L and 904L steels. Surface Engineering, 33 (4), 319–326. doi: 10.1080/02670844.2016.1262989
  26. Williamson, D. L., Ozturk, O., Wei, R., Wilbur, P. J. (1994). Metastable phase formation and enhanced diffusion in f.c.c. alloys under high dose, high flux nitrogen implantation at high and low ion energies. Surface and Coatings Technology, 65 (1-3), 15–23. doi: 10.1016/s0257-8972(94)80003-0
  27. Yang, S., Cooke, K., Sun, H., Li, X., Lin, K., Dong, H. (2013). Development of advanced duplex surface systems by combining CrAlN multilayer coatings with plasma nitrided steel substrates. Surface and Coatings Technology, 236, 2–7. doi: 10.1016/j.surfcoat.2013.07.017
  28. Grigor'ev, S. N., Metel', A. S., Fedorov, S. V. (2012). Modifikaciya struktury i svoystv bystrorezhushchih staley putem kombinirovannoy vakuumno-plazmennoy obrabotki. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka, 1, 9–14.
  29. Bogachev, I. I., Klimov, V. N. (2016). Razrabotka tekhnologii glubokogo ionno-plazmennogo azotirovaniya. Nauchnaya diskussiya: voprosy tekhnicheskih nauk, 33 (3), 53.
  30. Sobol’, O. V., Shovkoplyas, O. A. (2013). On advantages of X-ray schemes with orthogonal diffraction vectors for studying the structural state of ion-plasma coatings. Technical Physics Letters, 39 (6), 536–539. doi: 10.1134/s1063785013060126

##submission.downloads##

Опубліковано

2017-06-30

Як цитувати

Andreev, A., Sоbоl O., Shevchenko, S., Stolbovoy, V., Aleksandrov, V., Kovteba, D., Terletsky, A., & Protasenko, T. (2017). Результати апробації інноваційного способу іонного азотування сталей з низькими температурами видпуску. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(5 (87), 31–36. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.104179

Номер

Том 3 № 5 (87) (2017): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Anatoly Andreev, Oleg Sоbоl, Svitlana Shevchenko, Vyacheslav Stolbovoy, Viktor Aleksandrov, Dmitriy Kovteba, Alexander Terletsky, Tatyana Protasenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.