Особенности диффузионных процессов, происходящих при насыщении атомарными элементами и формировании поверхностного слоя с композиционной структурой

Е. А. Костик

Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», ул. Кирпичева, 2, 61002 Харьков, Украина

Получена: 14.04.2021; окончательный вариант - 15.09.2021. Скачать: PDF

Одним из эффективных способов снижения хрупкости боридных слоёв является формирование слоёв с композиционной структурой. Для создания композиционной структуры диффузионного слоя предлагается сформировать, кроме боридов, несколько дополнительных фаз, которые расположены в слое произвольно или упорядоченно. Для этого образцы из стали 38Х2МЮА упрочняли комплексной химико-термической обработкой, а именно, осуществляли борирование после цементации или нитроцементации. Анализ микроструктур показал, что после различных режимов поверхностного упрочнения стали, можно утверждать, что комплексная химико-термическая обработка приводит к формированию композиционной структуры стали с измельчением боридов в слое, дисперсность которых увеличивается с повышением температуры диффузионного насыщения. Установлено, что слой боридов вытесняет вглубь стали углерод, который находился в слое, упрочнённом методом цементации (нитроцементации). За счёт предварительной упрочняющей обработки методом цементации (нитроцементации) происходит формирование боридних игл с закругленными краями и последующим их дроблением на глубину диффузионного слоя, что связано с наличием большого количества карбидов (нитридов, карбонитридов) в поверхностном слое, которые не позволяют расти иголкам боридов в направлении, перпендикулярном к поверхности образцов за счёт их большой плотности. Измельчение и закругления боридних игл имеет положительное влияние на дальнейшую эксплуатацию изделия, поскольку позволяет устранить концентраторы напряжений и локальные зоны, которые могут быть причиной появления трещины при наличии острых иголок, и снизить поверхностную хрупкость благодаря формированию измельчённой композиционной структуры.

Ключевые слова: композиционная структура, диффузионные слои, комплексная обработка, борирование, цементация, нитроцементация.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v44/i01/0047.html

PACS: 66.30.J-, 68.35.Fx, 68.37.Hk, 81.05.Ni, 81.65.Lp


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. K. O. Kostyk, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6, No. 11: 8 (2015) (in Ukrainian). Crossref
  2. S. H. Chang, T. C. Tang, K. T. Huang, and C. M. Liu, Surface and Coatings Technology, 261: 331 (2015). Crossref
  3. M. Keddam, R. Chegroune, M. Kulka, N. Makuch, D. Panfil, P. Siwak, and S. Taktak, Transactions of the Indian Institute of Metals, 71, No. 1: 79 (2018). Crossref
  4. R. Carrera-Espinoza, U. Figueroa-Lopez, J. Martinez-Trinidad, I. Campos-Silva, Hernandez-E. Sanchez, and A. Motallebzadeh, Wear, 362: 1 (2016). Crossref
  5. A. Motallebzadeh, E. Dilektasli, M. Baydogan, E. Atar, and H. Cimenoglu, Wear, 328: 110 (2015). Crossref
  6. B. Kursuncu, H. Caliskan, S. Y. Guven, and P. Panjan, Int. J. Advanced Manu-facturing Technology, 97, Nos. 1–4: 467 (2018). Crossref
  7. M. Keddam, R. Chegroune, M. Kulka, N. Makuch, D. Panfil, P. Siwak, and S. Taktak, Transactions of the Indian Institute of Metals, 71, No. 1: 79 (2018). Crossref
  8. R. Carrera-Espinoza, U. Figueroa-Lopez, J. Martinez-Trinidad, I. Campos-Silva, E. Hernandez-Sanchez, and A. Motallebzadeh, Wear, 362: 1 (2016). Crossref
  9. E. Hernandez-Sanchez, J. C. Velazquez, J. L. Castrejon-Flores, A. Chino-Ulloa, I. P. T. Avila, R. Carrera-Espinoza, J. A. Yescas-Hernandez, and C. Orozco-Alvarez, Materials Transactions, 60, No. 1: 156 (2019). Crossref
  10. N. Maharjan, W. Zhou, and N. Wu, Surface and Coatings Technology, 385: 125399 (2020). Crossref
  11. I. Türkmen, E. Yalamac, and M. Keddam, Surface and Coatings Technology, 377: 124888 (2019). Crossref
  12. M. Keddam, M. Kulka, N. Makuch, A. Pertek, and L. Maldzinski, Applied Surface Science, 298: 155 (2014). Crossref
  13. R. Carrera-Espinoza, U. Figueroa-Lopez, J. Martinez-Trinidad, I. Campos-Silva, Hernandez-E. Sanchez, and A. Motallebzadeh, Wear, 362: 1 (2016). Crossref
  14. H. Cimenoglu, E. Atar, and A. Motallebzadeh, Wear, 309, No. 1–2: 152 (2014). Crossref
  15. M. Bektes, A. Calik, N. Ucar, and M. Keddam, Materials Characterization, 61, No. 2: 233 (2010). Crossref
  16. M. Kulka, N. Makuch, A. Pertek, and A. Piasecki, Materials Characterization, 72: 59 (2012). Crossref
  17. I. Campos-Silva, M. Flores-Jimenez, G. Rodriguez-Castro, E. Hernandez-Sanchez, J. Martinez-Trinidad, and R. Tadeo-Rosas, Surface and Coatings Technology, 237: 429 (2013). Crossref
  18. S. Taktak, J. Materials Science, 41, No. 22: 7590 (2006). Crossref
  19. I. Ozbek, and C. Bindal, Vacuum, 86, No. 4: 391 (2011). Crossref
  20. K. Kostyk, EUREKA: Physics and Engineering, No. 6: 46 (2016). Crossref
  21. K. Kostyk, Bulletin of the National Technical University ‘KhPI’, No. 42 (1214): 54 (2016) (in Ukrainian). Crossref
  22. K. Kostyk, Bulletin of the National Technical University ‘KhPI’, No. 39 (1148): 26 (2015) (in Ukrainian).
  23. A. Paul, T. Laurila, V. Vuorinen, and S. V. Divinski, Thermodynamics, Diffusion and the Kirkendall Effect in Solid (Cham: Springer International Publishing: 2014). Crossref
  24. V. S. Urusov, Thermodynamic Data (Springer: 1992), p. 162. Crossref
  25. L. E. Isaeva, I. E. Lev, L. M. Klimashevskij, and N. V. Dvornikova, Obshchaya i Neorganicheskaya Himiya, No. 2: 96 (2011) (in Russian).