АЗОТНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПРИ ИОННОМ АЗОТИРОВАНИИ В ПЛАЗМЕ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА
Аннотация
Рассмотрены вопросы регулирования фазового состава азотированного слоя при газовом и ионном азотировании в тлеющем разряде. Установлено, что имеющиеся модели управления структурой азотированного слоя с помощью индекса азотирования (азотного потенциала) не применимы для ионного азотирования в тлеющем разряде. Принципиальным отличием ионного азотирования от газового является то, что химически активный азот образуется в разрядной зоне (катодном слое) и его массоперенос осуществляется в виде направленного к поверхности металла потока активных частиц – ионов, атомов и молекул.
Получена взаимосвязь химической активности разряда с характеристиками азотируемой стали – растворимостью азота в α-твердом растворе и коэффициентом диффузии при ионном азотировании в плазме тлеющего разряда. Показано, что регулирование строения азотированного слоя при ионном азотировании достигается изменением плотности потока азота в плазме, поддерживая который на уровне растворимости азота в той или иной фазе (α, γ′) можно получать азотированный слой, состоящий только из α-твердого раствора, либо из γ′-нитридного слоя и диффузионного подслоя. При этом для каждой марки стали существует определенный диапазон значений плотности потока азота, в котором обеспечивается предельная концентрация азота в α-твердом растворе, а на поверхности не образуется γ′-слой, характеризующийся низкой диффузионной подвижностью азота.
Список литературы
1. Берлин, Е. В. Плазменная химико-термическая обработка поверхности стальных деталей / Е. В. Берлин, Н. Н., Коваль, Л. А. Сейдман. ‒ М. : Техносфера, 2012. ‒ 464 с.
2. Пастух, И. М. Теория и практика безводородного азотирования в тлеющем разряде / И. М. Пастух. – Харьков : ННЦ ХФТИ, 2006. – 364 с.
3. Ионная химико-термическая обработка сплавов / Б. Н. Арзамасов [и др]. ‒ М. : Изд-во МГТУ имени Баумана, 1999. ‒ 400 с.
4. Лахтин, Ю. М. Теория и технология азотирования / Ю. М. Лахтин. ‒ М. : Металлургия, 1991. – 320 с.
5. Чаттерджи-Фишер, Р. Азотирование и карбонитрирование / Р. Чаттерджи-Фишер, Ф. Эйзелл. ‒ М. : Металлургия, 1990. ‒ 280 с.
6. Pye, D. Practical Nitridind and Ferritic Nitrocarburizing / D. Pye. ‒ Ohio : ASM International Park, 2003. – 251 p.
7. Босяков, М. Н. Энергетические параметры процессов ионного азотирования на промышленном оборудовании / М. Н. Босяков, А. А. Козлов // Доклады БГУИР. ‒ 2013. ‒ T. 73, № 3. ‒ C. 76‒82.
8. Минкевич, А. Н. Химико-термическая обработка стали / А. Н. Минкевич. ‒ М. : ГНТИМЛ, 1950. ‒ 434 с.
9. Азотный потенциал : современное состояние проблемы и концепция развития / В. М. Зинченко [и др]. – М. : Машиностроение, 2003. – 90 с.
10. Лахтин, Ю. М. Химико-термическая обработка металлов / Ю. М. Лахтин, Б. Н. Арзамасов. – М. : Металлургия, 1985. ‒ 256 с.
11. Лахтин, Ю. М. Физические основы процесса азотирования / Ю. М. Лахтин. ‒ М. : Машгиз, 1948. ‒ 141 с.
12. Mittemeijer, E. J. Thermodinamies, Kinetics and Process Control of Nitriding / E. J. Mittemeijer, M. A. J. Somers // Surface Engineering. ‒ 1997. – Vol. 13, No 6. ‒ P. 483‒497.
13. Лахтин, Ю. М. Регулирование фазового состава и содержание азота в нитридном слое при азотировании стали 38Х2МЮА / Ю. М. Лахтин // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1996. – № 1. – С. 6–11.
14. Spies, H.-J. Controlled Nitriding / H.-J. Spies, H. Le Thien, H. Biermann // Nitriding Technology. Theory and Praxis: Proceedings of the 9th Int. Seminar / edited by A. Nakonieczny. ‒ Warsaw, Poland : Inst. of Precision Mechanics, 2003. ‒ P. 119‒127.
15. Sun, Y. Computer Prediction of Thereshold Nitriding Potential Curves / Y. Sun, T. Bell // Heat Treatment of Metals. ‒ 1997. ‒ No 2. ‒ P. 43‒49.
16. Franco, A. R., Jr. Analise numerica e experimenttal da cinetica de nitretacao a plasma de acos-ferramenta / A. R. Franco Jr., C. M. Garzon Ospina, A. P. Tschiptschin // Tecnologia em Metalurgia e Materiais. ‒ 2004. ‒ Vol. 1. ‒ P. 6‒11.
17. Режим доступа: www.abcm.org.br/.../ cobem/2005
18. Энгель, А. Физика и техника электрического разряда в газах. В 2 т. / А. Энгель, М. Штенбек. ‒ М. : ОНТИ-НКТП, 1935. ‒ Т. 2. – 384 с.
19. Edenhofer, B. Fortschritte in der Prozessregelung beim Plasmaaufkohlen und Plasmanitrieren / B. Edenhofer // HTM - Haerterei-Technische Mitteilungen. ‒ 1989. ‒ No 44. ‒ P. 339‒346.
20. Установки ионного азотирования / В. Блинов [и др.] // Повърхностни термични технологии : матер. докладов первой науч.-техн. конф., Варна, Болгария, 4–6 окт. 1989 г. ‒ Варна, 1989. ‒ С. 53.
21. Моделирование процессов образования атомарного азота в плазме тлеющего разряда в смеси азот – аргон / В. А. Хомич [и др.] // Письма в Журнал технической физики. ‒2010. ‒ Т. 36, Вып. 19. ‒ С. 91‒99.
22. Термическая обработка в машиностроении : справочник / под ред. Ю. М. Лахтина, А. Г. Рахштадта. – М. : Машиностроение, 1980. ‒ 783 с.
23. Панайоти, Т. А. Создание максимальной насыщающей способности газовой среды при ионном азотировании сплавов / Т. А. Панайоти // Физика и химия обработки материалов. ‒ 2003. ‒ Nо 4. ‒ С. 70‒78.
24. Лахтин, Ю. М. Расчет влияния легирующих элементов на растворимость и диффузию азота в стали при азотировании в α- и ε-фазах / Ю. М. Лахтин, Я. Д. Коган, А. А. Булгач. // Труды МАДИ. ‒ 1974. ‒ Вып. 174 : Азотирование в машиностроении. ‒ С. 42‒59.
Для цитирования:
Козлов А.А. АЗОТНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПРИ ИОННОМ АЗОТИРОВАНИИ В ПЛАЗМЕ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА. НАУКА и ТЕХНИКА. 2015;(1):79-90.
For citation:
Kozlov A.A. NITROGEN POTENTIAL DURING ION NITRIDING PROCESS IN GLOW-DISCHARGE PLASMA. Science & Technique. 2015;(1):79-90. (In Russ.)
Просмотров: 844
Послать статью по эл. почте 