Дослідження впливу режимів іонного азотування на структуру і твердість стали

Автор(и)

  • Oleg Sobol Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-5156-7371
  • Anatoly Andreev Харківський фізико-технічний інститут вул. Академична, 1, г. Харьков, Украина, 61108, Україна
  • Vyacheslav Stolbovoy Харківський фізико-технічний інститут вул. Академічна, 1, м Харків, Україна, 61108, Україна
  • Sergey Knyazev Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002, Україна
  • Alexander Barmin Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-7507-7596
  • Natalya Krivobok Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.63659

Ключові слова:

іонне азотування, аустеніт, S фаза, нітрид хрому, дифракційні спектри, твердість

Анотація

Використовуючи іонне азотування при тиску PN = (4 ... 40) ·10-4 Торр і постійних негативних потенціалах - 600, - 900 і - 1300 В, вивчені можливості структурної інженерії та її вплив на твердість.

Виявлено утворення S фази при найменшому тиску, визначений її період решітки 0,381 нм, що відповідає формулі FeN0,4, а також виявлена велика ширина дифракційних рефлексів S фази, що свідчить про дроблення і високу мікродеформацію кристалітів вихідного аустеніту при утворенні S фази. Показано, що найвищу твердість можна отримати за умови формування в процесі азотування композиції з CrN, S і вихідної γ (аустеніт) фаз.

Біографії авторів

Oleg Sobol, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002

Доктор фізико-математичних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра матеріалознавства

Anatoly Andreev, Харківський фізико-технічний інститут вул. Академична, 1, г. Харьков, Украина, 61108

Доктор технічних наук, провідний науковий співробітник

Національний науковий центр

Vyacheslav Stolbovoy, Харківський фізико-технічний інститут вул. Академічна, 1, м Харків, Україна, 61108

Кандидат технічних наук, науковий співробітник

Національний науковий центр

Sergey Knyazev, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002

Інженер 1-й категорії

Кафедра матеріалознавства

Alexander Barmin, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра матеріалознавства

Natalya Krivobok, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002

Інженер-дослідник І категорії

Кафедра матеріалознавства

Посилання

  1. Aksenov, I. I., Aksenov, D. S., Andreev, A. A., Belous, V. A., Sobol, O. V. (2015). Vacuum arc coating. Technology, materials, structure, properties. Kharkiv: NNC, HFTI, 379.
  2. Sobol’, O. V. (2007). Nanostructural ordering in W-Ti-B condensates. Physics of the Solid State, 49 (6), 1161–1167. doi: 10.1134/S1063783407060236
  3. Andreev, A. A., Sablev, L. P., Grigoriev, S. N. (2010). Vacuumno-dugovye pokrytiya. Kharkiv: NNC HFTI, 317.
  4. Manova, D., Hirsch, D., Richter, E., Mändl, 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
  5. Gerasimov, S. A., Gress, M. A., Lapteva, V. G., Mukhin, G. G., Bayazitova, V. V. (2008). Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov, 2 (632), 34–37.
  6. Pastuh, I. M. (2006). Teoriya i praktika bezvodorodnogo azotirovaniya v tleushchem razryade. Kharkiv: NNC HFTI, 364.
  7. Fernandes, B. B., Mändl, 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
  8. Gorokhovsky, V., Belluz, P. D. B. (2013). Ion treatment by low pressure arc plasma immersion surface engineering processes. Surface and Coatings Technology, 215, 431–439. doi: 10.1016/j.surfcoat.2012.10.069
  9. 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/asl.2012.2807
  10. Köster, K., Kaestner, P., Bräuer, 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, 615–618. doi: 10.1016/j.surfcoat.2011.10.059
  11. Sobol, O. V., Andreev, A. A., Shepel, S. V., Dmitrik, V. V., Pogrebnoii, N.,A., Ishchenko, G. I., Knyazev, S. A., Pinchuk, N. V., Meiilekhov, A. A., Stolbovoii, V. A., Sologub, M. O., Krivobok, N. A. (2015). Ispolzovanie strukturnogo podhoda pri otsenke effektivnosti gazovogo i ionnogo azotirovaniya staleii. Fizicheskaya ingeneriya poverkhnosti, 13 (2), 202–208.
  12. Andreev, A. A., Volosova, M. A., Gorban, V. F., Grigoriev, S. N., Kidanova, N. V., Sobol', O. V., Stolbovoy, V. A., Filchikov, V. Ye. (2013). The use of pulsed ion stimulation to modify the stressed structure state and mechanical properties of vacuum-arc TiN coatings. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 35 (7), 953–963
  13. Manova, D., Scholze, F., Mändl, S., Neumann, H. (2011). Nitriding of austenitic stainless steel using pulsed low energy Ion implantation. Surface and Coatings Technology, 205, 286–289. doi: 10.1016/j.surfcoat.2011.02.010
  14. Fewell, M. P., Priest, J. M. (2008). High-order diffractometry of expanded austenite using synchrotron radiation. Surface and Coatings Technology, 202 (9), 1802–1815. doi: 10.1016/j.surfcoat.2007.07.062
  15. 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 Mössbauer spectroscopy. Hyperfine Interactions, 203 (1-3), 105–112. doi: 10.1007/s10751-011-0351-3
  16. 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
  17. Öztürk, 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. doi: 10.1063/1.358561
  18. Fossati, A., Borgioli, F., Galvanetto, E., Bacci, T. (2006). Corrosion resistance properties of glow-discharge nitrided AISI 316L austenitic stainless steel in NaCl solutions. Corrosion Science, 48 (6), 1513–1527. doi: 10.1016/j.corsci.2005.06.006
  19. Mändl, S., Manova, D., Neumann, H., Pham, M. T., Richter, E., Rauschenbach, B. (2005). Correlation between PIII nitriding parameters and corrosion behaviour of austenitic stainless steels. Surface and Coatings Technology, 200 (1-4), 104–108. doi: 10.1016/j.surfcoat.2005.02.084
  20. Li, G., Peng, Q., Li, C., Wang, Y., Gao, J., Chen, S. et. al. (2008). Effect of DC plasma nitriding temperature on microstructure and dry-sliding wear properties of 316L stainless steel. Surface and Coatings Technology, 202(12), 2749–2754. doi: 10.1016/j.surfcoat.2007.10.002
  21. Azarenkov, N. A., Sobol, O. V., Pogrebnyak, A. D., Beresnev, V. M. (2011). Ingeneriya vacuumno-plazmennykh pokrytii. Kharkiv: V. N. Karazin Kharkiv National University, 344.
  22. 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
  23. Mändl, S., Dunkel, R., Hirsch, D., Manova, D. (2014). Intermediate stages of CrN precipitation during PIII nitriding of austenitic stainless steel. Surface and Coatings Technology, 258, 722–726. doi: 10.1016/j.surfcoat.2014.08.007
  24. Sobol’, O. V., Andreev, A. A., Grigoriev, S. N., Gorban’, V. F., Volosova, M. A., Aleshin, S. V., Stolbovoi, V. A. (2012). Effect of high-voltage pulses on the structure and properties of titanium nitride vacuum-arc coatings. Metal Science and Heat Treatment, 54 (3-4), 195–203. doi: 10.1007/s11041-012-9481-8

##submission.downloads##

Опубліковано

2016-04-25

Як цитувати

Sobol, O., Andreev, A., Stolbovoy, V., Knyazev, S., Barmin, A., & Krivobok, N. (2016). Дослідження впливу режимів іонного азотування на структуру і твердість стали. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(5(80), 63–68. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.63659

Номер

Том 2 № 5(80) (2016): Прикладна фізика. Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2016 Anatoly Andreev, Oleg Sobol, Vyacheslav Stolbovoy, Sergey Knyazev, Alexander Barmin, Natalya Krivobok

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.