Электронное строение и микротвёрдость карбидных покрытий Ti, V, Cr на стали У10А

Я. В. Зауличный, В. Г. Хижняк, Н. С. Лазарев, О. В. Хижняк

Национальный технический университет Украины «КПИ», пр. Победы, 37, 03056 Киев, Украина

Получена: 15.03.2016; окончательный вариант - 08.04.2016. Скачать: PDF

Покрытия на стали У10А, полученные из трёхкомпонентных насыщающих смесей с участием Ti, V, Cr, с максимальной микротвёрдостью и толщиной, оптимизированные методом симплексных решёток Шеффе, были исследованы методом мягкой рентгеновской спектроскопии. Исследовано межатомное взаимодействие по толщине покрытий типа TiC и (Ti,V,Cr)С на стали У10А. Показано, что максимальное количество углерода в покрытиях типа TiC и (Ti,V,Cr)С находится соответственно во внешних и центральных зонах. Снижение количества углерода в покрытии (Ti,V,Cr)С, в сравнении с покрытием TiC, находит отображение в существенном сужении TiL$_{\alpha}$-полос в области энергий $spd$-гибридных связей. Взаимодействие титана и железа в центральных и внутренних зонах карбидного слоя отображается в TiL$_{\alpha}$-полосах. Кроме того, небольшие различия в положениях длинноволнового контура CK$_{\alpha}$-полос от поверхности и внутренней зоны покрытия (Ti,V,Cr)C связаны с небольшим уменьшением содержания углерода в этой зоне по сравнению с поверхностью. При этом следует отметить, что содержание углерода во внутренних зонах покрытия (Ti,V,Cr)С по сравнению с поверхностной и центральной зонами, как и для покрытия TiC, оказывается минимальным. В центральных и внутренних зонах покрытий формируются связи Ti—Fe—С, что проявляется в прифермиевском наплыве TiL$_{\alpha}$- и CK$_{\alpha}$-полос. Эти эффекты проявляют себя даже в случае сведения всех CK$_{\alpha}$-полос в одинаковой интенсивности. При переходе к центральным и внутренним зонам карбидного покрытия установлено увеличение интенсивности CK$_{\alpha}$-полос в прифермиевской области, что приводит к их расширению до 0,6 эВ. Установлено, что изменение микротвёрдости, микрохрупкости по толщине покрытий хорошо согласуется с уровнем межатомного взаимодействия в разных зонах карбидных фаз.

Ключевые слова: покрытия, микротвёрдость, карбиды, рентгеноструктурный анализ, мягкая рентгеновская спектроскопия.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v38/i04/0531.html

PACS: 62.20.mj, 62.20.Qp, 68.55.Ln, 68.55.Nq, 73.20.At, 81.65.Lp, 82.80.Pv


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. Л. Г. Ворошнин, О. Л. Менделева, В. А. Сметкин, Теория и технология химико-термической обработки (Минск: Новое знание: 2010).
  2. В. В. Лоскутов, В. Г. Хижняк, Ю. А. Куницкий, М. В. Киндрачук, Диффузионные карбидные покрытия (Киев: Техніка: 1991).
  3. А. С. Верещака, Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями (Москва: Машиностроение: 1993).
  4. N-Ming Lin, Fa-Gin Xie, Jun Zhou, Tao Zhong, Xiang Ging Wu, and Wei Tian, J. Central South University Technol., 177: 1155 (2010).
  5. Yong Luo, Shirong Ge Zhongmin Jin, and John Fisher, Appl. Phys. A, 198: 765 (2010). Crossref
  6. И. В. Блинков, А. О. Волхонский, В. Н. Аникин, М. И. Петржик, Д. Е. Деревцова, Физика и химия обработки материалов, № 4: 37 (2010).
  7. Hui-Wen Chang, Ping-Kang Huang, Jien-Wei Yeh, and Andrew Davison, Surf. Coat. Technol., 202: 3360 (2008).
  8. J. Zuno-Silva, M. Ortiz-Domínguez, M. Keddam, M. Elias-Espinosa, O. Damián-Meía, G. E. Cardoso-Legorreta, and M. Abreu-Quijano, J. Min. Metall. Sect. B-Metall. B, 50 (2): 101 (2014).
  9. I. Campos-Silva, JESTECH, 15, No. 2: 53 (2012).
  10. В. Г. Хижняк, Г. Ю. Калашніков, Н. А. Харченко, Т. П. Говорун, О. В. Хижняк, В. Ю. Долгих, О. О. Голишевський, Журнал нано- та електронної фізики, 7, № 4: 04033-1 (2015).
  11. А. І. Дегула, Т. П. Говорун, Н. А. Харченко, В. Г. Хижняк, М. В. Карпець, О. М. Мисливченко, Р. С. Сметанін, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 11: 1461 (2015). Crossref
  12. H. J. Boving and H. E. Hinterman, JPAT Workshop: Wear Resistant Coat. (May 26–27, 1988, Amsterdam) (Edinburgh: 1988), p. 85.
  13. G. Bhat and P. Woerner, J. Metals, 38: 68(1986).
  14. Jien-Wei Yeh, Yu-Liang Chen, Su-Jien Lin, and Swe-Kai Chen, Mater. Sci. Forum, 560: 1 (2007). Crossref
  15. Н. А. Харченко, В. Г. Хижняк, В. І. Сігова, Ультрадисперсні дифузійні покриття на сталях та твердих сплавах (Суми: СОІППО: 2011).
  16. В. Г. Хижняк, Металознавство та обробка металів, № 2: 38 (1997).
  17. О. В. Хижняк, О. А. Курдибайло, В. Г. Хижняк, Проблеми тертя та зношування, № 2 (67): 34 (2015).
  18. Ч. С. Баррет, Т. Б. Масальский, Структура металлов (Москва: Металлургия: 1984).
  19. В. Г. Хижняк, А. И. Дудка, О. В. Хижняк, Изв. вузов. Чёрная металлургия, № 9: 83 (1996).
  20. A. Neckel, P. Rasti, R. Eibler, P. Weinberg, and K. Schwarz, J. Phys. C: Solid State Phys., 9: 579 (1976). Crossref
  21. В. И. Иващенко, Металлофизика, 12, № 3: 28 (1990).