Вплив параметрів азотування на еволюцію властивостей поверхні неіржавійної криці, азотованої в плазмі жеврійного розряду
БОЛОТОВ М.Г., БОЛОТОВ Г.П., РУДЕНКО М.М.
Національний університет «Чернігівська політехніка», вул. Шевченка 95, 14035 Чернігів, Україна
Отримано 31.08.2023, остаточна версія 12.02.2024 Завантажити PDF
Анотація
Плазмове азотування в жеврійному розряді є відносно новим і надзвичайно перспективним методом поверхневого зміцнення криці. Йонами азотовані зразки демонструють тенденцію до більш тривалого терміну служби за сильного зносу та циклічних навантажень порівняно з традиційним газовим азотуванням. Одначе істотним недоліком плазмового хеміко-термічного оброблення є його відносно велика тривалість близько 20–30 годин. В результаті оброблення поверхні стає неефективним і занадто дорогим. Відомо, що властивості азотованого шару, його фазовий склад і швидкість росту сильно залежать від параметрів плазмового азотування (температури, часу, тиску газу, складу газової суміші тощо). Водночас залишається відкритим питання щодо вибору оптимальних режимів плазмового азотування важко азотованих неіржавійних криць, які забезпечать високу ефективність оброблення й одержання високотвердих зміцнених шарів із контрольованим структурно-фазовим складом. Встановлено, що для запобігання утворенню на поверхні неіржавійних криць виділень метастабільних фаз Сr–N, поява яких призводить до погіршення їхніх корозійних властивостей, температура оброблення має бути обмеженою: ≤ 450 °C. Низькотемпературне плазмове азотування забезпечує утворення однорідного азотованого шару «білої» фази з концентрацією Нітроґену в 15 ат.% і більше. Така фаза забезпечує твердість азотованої поверхні на рівні 1500 HV, що в 4–5 разів перевищує твердість необроблених зразків. Показано можливість інтенсифікації плазмового азотування шляхом підвищення тиску газу в реакторі в діяпазоні від 130 до 400 Па. Це забезпечує збільшення товщини азотованого шару та його твердости від ≈ 8 мкм до ≈ 18 мкм і ≈ 700 HV до ≈ 1500 HV відповідно. Значну динаміку зростання азотованого шару на поверхнях неіржавійних криць досягли шляхом визначення оптимальної 3-компонентної газової суміші із вмістом 55%Ar–30%N2–15%H2, яка забезпечила одержання зміцненого шару товщиною у ≈ 30 мкм із поверхневою твердістю у 1100 HV.
Ключові слова: жеврійний розряд, плазмове азотування, хеміко-термічне оброблення, йонне модифікування поверхні, корозійностійкі криці.
DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.25.01.074
Citation: M.G. Bolotov, G.P. Bolotov, and M.M. Rudenko, The Impact of Nitriding Parameters on Evolution of Properties of Stainless-Steel Surface Plasma-Nitrided in Glow Discharge, Progress in Physics of Metals, 25, No. 1: 74–113 (2024)