Використання новітніх екологічно безпечних технологій поверхневого зміцнення при азотуванні

Автор(и)

  • О. В. Нестеров Національний університет "Запорізька політехніка", м. Запоріжжя, Ukraine
  • О. В. Климов Національний університет "Запорізька політехніка", м. Запоріжжя, Ukraine
  • Д. В. Ткач Національний університет "Запорізька політехніка", м. Запоріжжя, Ukraine
  • В. Т. Рубан Національний університет "Запорізька політехніка", м. Запоріжжя, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15588/1607-6885-2021-3-4

Ключові слова:

азотовані шари, фазовий склад, структура, корозійна стійкість, технологія іонно-плазмового азотування, екологічна безпека.

Анотація

Мета роботи. Можливість застосування іонно-плазмового азотування (ІПА) як екологічно безпечного процесу поверхневого зміцнення для підвищення експлуатаційних властивостей виробів з економно легованих феритних сталей.

Методи дослідження. Досліджували зразки зі сталі 03Х8СЮ. Азотування проводили на інсталяції моделі ІОН-20-І2. Варіювали тиск та температуру процесу для отримання азотованих шарів різної морфології. Структуру азотованих шарів досліджували на мікроскопі Ахіо Observtr.DLM (Karl Zeis, Германія). Фазовий склад зміцненого шару дослідної сталі визначали на дифрактометрі типу ДРОН за стандартною методикою. Порівняльні випробування корозійної стійкості проводили за ГОСТ 9.908-85.

Отримані результати. Встановлено, що метод іонно-плазмового азотування придатний для отримання якісних азотованих шарів на поверхні виробів із економно легованих феритних сталей. Дослідна сталь сприйнятлива до азотування у широкому спектрі технологічних параметрів: температура, тиск насичувального газу. Виявлено, що з підвищенням температури азотування кількість прошарків, їх розміри та будова у сформованих шарах змінюється. Визначено оптимальний режим іонного азотування
(Т = 540°, t =4 год, Р = 4 mbar), що дозволяє отримати структуру найбільш придатну для вирішення поставленого завдання – підвищення корозійної стійкості за умов експлуатації в корозійно-агресивних середовищах. За результатами визначення фазового складу зразків, підданих іонному азотуванню в поверхневому шарі виявлено такі фази: a- твердий розчин на основі заліза та g¢(МеFe4N)- твердий розчин на основі хімічної сполуки нітриду заліза FeМе4N. Дослідження корозійної стійкості підтвердило ефективність іонного азотування сталей: площа корозійних ушкоджень на не азотованому зразку складає 85 %, а на зразку підданому азотуванню – 15 %.

Наукова новизна. Вперше показана можливість отримання азотованих шарів заданого складу на економно легованих феритних сталях із застосуванням іонно-плазмової технології з використанням аміаку в якості насичувального середовища.

Практична цінність. Розроблена технологія іонного азотування є прийнятною для усіх економно легованих феритних сталей і має низку переваг: скорочення процесу за рахунок виключення додаткової депасивації; зменшення питомих витрат електроенергії за рахунок зниження енергоємності отримання плазми; екологічна безпека, що пов’язано з можливістю використання безводневого середовища.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-07

Номер

Розділ

Технології отримання та обробки конструкційних матеріалів