Search

Ионное азотирование является одним из наиболее распространенных способов поверхностного упрочнения деталей и инструмента. Цель настоящей работы - выявление и анализ закономерностей преобразования структуры и свойств поверхностного слоя высокохромистой нержавеющей стали, подвергнутой низкотемпературному азотированию в плазме газового разряда низкого давления. Установлено, что насыщение азотом (793 К, 3 час.) аустенитной высокохромистой стали 202318 в плазме газового разряда низкого давления сопровождается формированием в слое толщиной (55 - 60) мкм структуры пластинчатого типа с чередующимися пластинами аустенита и нитрида железа (поперечные размеры пластин не превышают 10 нм), микротвердость и износостойкость которой превышают в 6,5 раз и более чем в 400 раз соответствующие характеристики исходного состояния. Ion nitriding is one of the most common methods of surface hardening of parts and tools. The purpose of this work is to identify and analyze the laws governing the transformation of the structure and properties of the surface layer of high-chromium stainless steel subjected to low-temperature nitriding in a low-pressure gas discharge plasma. It was found that the saturation with nitrogen (793 K, 3 hours) of austenitic high-chromium steel 20X23H18 in a low-pressure gas discharge plasma is accompanied by the formation of a plate type structure with alternating plates of austenite and iron nitride in a layer (55 - 60) µm thick (transverse plate sizes do not exceed 10 nm), the microhardness and wear resistance of which exceed the microhardness of the initial state by 6,5 times, wear resistance - more than 400 times.

Силумин (сплав алюминия с кремнием) является дешевым промышленным сплавом, обладающим хорошей коррозионной стойкостью, высокими удельными механическими свойствами и хорошими литейными свойствами, вследствие чего нашел широкое применение в современной промышленности (авиа- и машиностроение, приборостроение, судостроение и т.д.). Целью настоящей работы является анализ закономерностей преобразования структуры и фазового состава поверхностного слоя силумина заэвтектического состава (Al - 22 вес. % Si ), подвергнутого облучению интенсивным импульсным электронным пучком. Установлено, что облучение силумина импульсным электронным пучком (18 кэВ, 25 Дж/см, 200 мкс, 3 имп., 0,3 с) приводит к плавлению поверхностного слоя толщиной до 60 мкм, высокоскоростная кристаллизация которого сопровождается формированием субмикро- нанокристаллической многофазной структуры. Показано, что алюминий (твердый раствор на основе ГЦК кристаллической решетки) формирует ячейки высокоскоростной кристаллизации; на границах ячеек расположены наноразмерные частицы вторых фаз. Выполнен анализ трехкомпонентных диаграмм состояния системы Al - Si - Fe - Cu (основные элементы исследуемого силумина) и продемонстрирована возможность формирования в сплаве в равновесных условиях большого количества двух- и трехэлементных соединений. Методами дифракционной электронной микроскопии показано, что наряду с трехэлементными фазами в силумине образуются и фазы на основе четырех и, возможно, большего количества элементов. Silumin (an alloy of aluminum with silicon) is a cheap industrial alloy with good corrosion resistance, high specific mechanical properties and good casting properties. As a result it has found wide applications in modern industry (aircraft and mechanical engineering, instrument making, shipbuilding, etc.). The aim of this work is to analyze the regularities of transformation of the structure and phase composition of the surface layer of a hypereutectic silumin (Al - 22 wt % Si), subjected to irradiation with an intense pulsed electron beam. It was found that irradiation of silumin with a pulsed electron beam (18 keV, 25 J / cm, 200 μs, 3 pulses, 0,3 s) leads to melting of the surface layer up to 60 pm thick, the high-speed crystallization of which is accompanied by the formation of a submicro-nanocrystalline multiphase structure. It is shown that aluminum (a solid solution based on fcc crystal lattice) forms cells of high-speed crystallization; nanoscale particles of the second phases are located at the cell boundaries. Analysis of three-component state diagrams of the Al - Si - Fe - Cu system (the main elements of the studied silumin) demonstrated the possibility of forming a large number of two- and three-element compounds in the alloy under equilibrium conditions. It has been shown by diffraction electron microscopy that, along with three-element phases, phases based on four and, possibly, more elements are formed in silumin.

The analysis of diagrams of the state of the Fe – B – Ti, Fe – Cr – B and Fe – Cr – Ti systems is carried out, describing the phase converting into high-chromium stainless steel of 12Cr18Ni10Ti (AISI 321) alloyed by titanium and boron. It is shown that in the conditions of the high-speed tempering realized at the electro-explosive alloying by titanium and boron and irradiation by an intensive pulsed electronic beam, compounds from two elements are formed in the steel only.

It was established that comprehensive surface treatment of 12Cr18Ni10Ti (AISI 321) high-chromium stainless steel, combining the electro-explosive alloying with titanium and boron and subsequent irradiation with an intense pulsed electron beam, allows the formation of a multiphase submicro- nanocrystalline surface layer up to 60 µm thick, whose microhardness and wear resistance exceed the initial state microhardness by 7 times, wear resistance – by more than 9 times.

The results obtained during the study of 20H13 steel subjected to a combined treatment including irradiation with a pulsed electron beam and nitriding in a plasma of a low-pressure gas discharge are presented. It is shown that nitriding of steel previously irradiated with an electron beam makes it possible to increase in 1,8 times the microhardness of the surface layer of 140 μm in thickness on the original sample and in 1,4 times on the sample after nitriding.