ВЛИЯНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО И ГАЗОЦИКЛИЧЕСКОГО ПЛАЗМЕННОГО АЗОТИРОВАНИЯ НА КАЧЕСТВО НАНОСТРУКТУРИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Изучено влияние комбинированной обработки, включающей наноструктурирующую фрикционную обработку скользящим индентором и последующее непрерывное и газоциклическое азотирование в плазме низкоэнергетического электронного пучка при температурах 450 и 500 °С, на состояние поверхностного слоя аустенитной стали AISI 321 (04Х17Н8Т). Особенностью непрерывного азотирования при высокой плотности потока ионов азота на поверхность и температуре 500 °С диффузионно-активной наноструктурированной поверхности со структурой a¢ мартенсита деформации является интенсивное образование пор и блистеров. Улучшение качества (уменьшение блистеринга, порообразования и шероховатости) азотированной поверхности стали, предварительно упрочненной фрикционной обработкой, достигается проведением азотирования в газоциклическом режиме и снижением температуры азотирования от 500 до 450 °С. Однако газоциклическое азотирование обеспечивает меньший уровень упрочнения наноструктурированной поверхности стали по сравнению с непрерывным азотированием.

Об авторах

Алексей Викторович Макаров

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН; Институт машиноведения УрО РАН

Email: av-mak@yandex.ru
ул. С. Ковалевской, 18, г. Екатеринбург, 620990, Россия; ул. Комсомольская 34, г. Екатеринбург, 620049, Россия

Николай Васильевич Гаврилов

Институт электрофизики УрО РАН

Email: gavrilov@iep.uran.ru
ул. Амундсена, 106, г. Екатеринбург, 620016, Россия

Галина Викторовна Самойлова

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: a1isova@mail.ru
ул. С. Ковалевской, 18, г. Екатеринбург, 620990, Россия

Александр Сергеевич Мамаев

Институт электрофизики УрО РАН

Email: asm@iep.uran.ru
ул. Амундсена, 106, г. Екатеринбург, 620016, Россия

Алевтина Леонтьевна Осинцева

Институт машиноведения УрО РАН

Email: lkm@imach.uran.ru
ул. Комсомольская 34, г. Екатеринбург, 620049, Россия

Роман Анатольевич Саврай

Институт машиноведения УрО РАН

Email: ras@imach.uran.ru
ул. Комсомольская 34, г. Екатеринбург, 620049, Россия

Список литературы

  1. Rolinski E. Plasma-assisted nitriding and nitrocarburizing of steel and other ferrous alloys // Thermochemical Surface Engineering of Steels: Improving Materials Performance. - 2015. - P. 413-457.
  2. Role of surface mechanical attrition treatment and chemical etching on plasma nitriding behavior of AISI 304L steel / A.M. Gatey, S.S. Hosmani, C.A. Figueroa, S.B. Arya, R.P. Singh // Surface and Coatings Technology. - 2016. - Vol. 304. - P. 413-424.
  3. Leonhardt D., Walton S.G., Fernsler R.F. Fundamentals and applications of a plasma-processing system based on electron-beam ionization // Physics of Plasmas. - 2007. - Vol. 14. - P. 057103. - doi: 10.1063/1.2712424.
  4. Gavrilov N.V., Menshakov A.I. Effect of the electron beam and ion flux parameters on the rate of plasma nitriding of an austenitic stainless steel // Technical Physics. - 2012. - Vol. 57, iss. 3. - P. 399-404. - doi: 10.1134/S1063784212030073.
  5. Glow-discharge nitriding of AISI 316L austenitic stainless steel: influence of treatment temperature / F. Borgioli, A. Fossati, E. Galvanetto, T. Bacci // Surface and Coatings Technology. - 2005. - Vol. 200, iss. 7. - P. 2474-2480. - doi: 10.1016/j.surfcoat.2004.07.110.
  6. Plasma nitriding of 316L austenitic stainless steel: Experimental investigation of fatigue life and surface evolution / J.C. Stinville, P. Villechaise, C. Templier, J.P. Riviere, M. Drouet // Surface and Coatings Technology. - 2010. - Vol. 204, iss. 12-13. - P. 1947-1951. - doi: 10.1016/j.surfcoat.2009.09.052.
  7. Surface nanocrystallization by surface mechanical attrition treatment and its effect on structure and properties of plasma nitrided AISI 321 stainless steel / Y. Lin, J. Lu, L. Wang, T. Xu, Q. Xue // Acta Materialia. - 2006. - Vol. 54, iss. 20. - P. 5599-5605. - doi: 10.1016/j.actamat.2006.08.014.
  8. Gleiter H. Nanocrystalline materials // Progress in Materials Science. - 1989. - Vol. 33, iss. 4. - P. 223-315. - doi: 10.1016/0079-6425(89)90001-7.
  9. Lu K. Nanocrystalline metals crystallized from amorphous solids: nanocrystallization, structure, and properties // Materials Science and Engineering R-Reports. - 1996. - Vol. 16, iss. 4. - P. 161-221. - doi: 10.1016/0927-796X(95)00187-5.
  10. Nitriding iron at lower temperatures / W.P. Tong, N.R. Tao, Z.B. Wang, J. Lu, K. Lu // Science. - 2003. - Vol. 299, iss. 5607. - P. 686-688. - doi: 10.1126/science.1080216.
  11. Gaseous nitriding of iron with a nanostructured surface layer / W.P. Tong, C.Z. Liu, W. Wang, N.R. Tao, Z.B. Wang, L. Zuo, J.C. He // Scripta Materialia. - 2007. - Vol. 57, iss. 6. - P. 533-536. - doi: 10.1016/j.scriptamat.2007.05.017.
  12. Plasma nitriding of AISI 304 stainless steel: role of surface mechanical attrition treatment / T. Balusamy, T.S.N.S. Narayanan, K. Ravichandran, I.S. Park, M.H. Lee // Materials Characterization. - 2013. - Vol. 85. - P. 38-47. - doi: 10.1016/j.matchar.2013.08.009.
  13. Study on wear and friction resistance of nanocrystalline Fe nitrided at low temperature / W.P. Tong, J. Sun, L. Zuo, J.C. He, J. Lu // Wear. - 2011. - Vol. 271, iss. 5-6. - P. 653-657. - doi: 10.1016/j.wear.2010.11.024.
  14. Baraz V.R., Kartak B.R., Mineeva O.N. Special features of friction hardening of austenitic steel with unstable γ-phase // Metal science and Heat Treatment. - 2011. - Vol. 52, iss. 9. - P. 473-475. - doi: 10.1007/s11041-010-9302-x.
  15. Повышение трибологических свойств аустенитной стали 12Х18Н10Т наноструктурирующей фрикционной обработкой / А.В. Макаров, П.А. Скорынина, А.Л. Осинцева, А.С. Юровских, Р.А. Саврай // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2015. - № 4 (69). - С. 80-92. - doi: 10.17212/1994-6309-2015-4-80-92.
  16. Baraz V.R., Fedorenko O.N. Special features of friction treatment of steels of the spring class // Metal Science and Heat Treatment. - 2016. - Vol. 57, iss. 11. - P. 652-655. - doi: 10.1007/s11041-016-9937-3.
  17. Eddy-current control of the phase composition and hardness of metastable austenitic steel after different regimes of nanostructuring frictional treatment / A.V. Makarov, E.S. Gorkunov, P.A. Skorynina, L.Kh. Kogan, A.S. Yurovskikh, A.L. Osintseva // Russian Journal of Nondestructive Testing. - 2016. - Vol. 52, iss. 11. - P. 627-637. - doi: 10.1134/S1061830916110048.
  18. Наноструктурирующие комбинированные фрикционно-термические обработки аустенитной стали 12Х18Н10Т / А.В. Макаров, П.А. Скорынина, Е.Г. Волкова, А.Л. Осинцева // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. - 2016. - № 4 (38). - С. 30-37. - doi: 10.18323/2073-5073-2016-4-30-37.
  19. Мамаев А.С., Чукин А.В. Газоциклическое плазменное азотирование нержавеющей стали // Известия вузов. Физика. - 2016. - Т. 59, № 9-2. - С. 244-249.
  20. Gavrilov N.V., Mamaev A.S. Low-temperature nitriding of titanium in low-energy electron beam excited plasma // Technical Physics Letters. - 2009. - Vol. 35, iss. 8. - P. 713-716. - doi: 10.1134/S1063785009080082.
  21. Блистеринг и α↔γ-превращения при отжиге стали 12Х18Н10Т, облученной низкоэнергетическими альфа-частицами / С.Б. Кислицин, М.Ф. Верещак, И.А. Манакова, А.Н. Озерной, Д.А. Сатпаев, Ю.Ж. Тулеушев // Вопросы атомной науки и техники. - 2013. - № 2 (84). - С. 17-22.
  22. Effect of nitrogen on blister growth process during high temperature oxidation of steel / Y. Kondo, H. Tanei, K. Ushioda, M. Maeda, Y. Abe // ISIJ International. - 2012. - Vol. 52, N 9. - P. 1644-1648. - doi: 10.2355/isijinternational.52.1644.
  23. Теория и технология азотирования / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган, Г.-И. Шпис, З. Бемер. - М.: Металлургия, 1991. - 320 с.
  24. Belashova I.S., Shashkov A.O. Kinetics of growth of the diffusion layer in nitriding by the thermogasocyclic method // Metal Science and Heat Treatment. - 2012. - Vol. 54, iss. 5. - P. 315-319. - doi: 10.1007/s11041-012-9504-5.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).