Електронна будова та мікротвердість карбідних покриттів Ti, V, Cr на сталі У10А

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

Національний технічний університет України «КПІ», пр. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна

Отримано: 15.03.2016; остаточний варіант - 08.04.2016. Завантажити: PDF

Покриття на сталі У10А, одержані з трикомпонентних насичувальних сумішей за участю Ti, V, Cr, з максимальною мікротвердістю і товщиною, які були оптимізовані методом симплексних ґратниць Шеффе, було досліджено методом м’якої рентґенівської спектроскопії. Досліджено міжатомову взаємодію по товщині покриттів типу TiС і (Ti,V,Сr)C на сталі У10А . Показано, що максимальна кількість вуглецю в покриттях типу TiС і (Тi,V,Сr)C знаходиться відповідно в зовнішніх і центральних зонах. Зниження кількости вуглецю в покритті (Тi,V,Сr)С, в порівнянні з покриттям TiС, знаходить відображення в істотному звуженні TiL$_{\alpha}$-смуг в області енергій $spd$-гібридних зв’язків. Взаємодія титану і заліза в центральних і внутрішніх зонах карбідного шару відображається в TiL$_{\alpha}$-смугах. Крім того, невеликі відмінності в положеннях довгохвильового контуру CK$_{\alpha}$-смуг від поверхні і внутрішньої зони покриття (Ti,V,Сr)C пов’язані з невеликим зменшенням вмісту вуглецю в цій зоні в порівнянні з поверхнею. При цьому слід зазначити, що вміст вуглецю у внутрішніх зонах покриття (Ti,V,Сr)С у порівнянні з поверхневою і центральною зонами, як і для покриття TiС, виявляється мінімальним. У центральних і внутрішніх зонах покриттів формуються зв’язки Тi—Fe—С, що проявляється в приферміївському напливі TiL$_{\alpha}$- і CK$_{\alpha}$-смуг. Ці ефекти проявляють себе навіть в разі зведення всіх CK$_{\alpha}$-смуг в однаковій інтенсивності. При переході до центральних і внутрішніх зон карбідного покриття встановлено збільшення інтенсивності CK$_{\alpha}$-смуг в приферміївській області, що приводить до їх розширення до 0,6 еВ. Встановлено, що зміна мікротвердости, мікрокрихкости по товщині покриттів добре узгоджується з рівнем міжатомової взаємодії в різних зонах карбідних фаз.

Ключові слова: покриття, мікротвердість, карбіди, рентґеноструктурний аналіз, м’яка рентґенівська спектроскопія.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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).