DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2019.2(33).104-115
Дослідження впливу технологічних параметрів процесу вакуумного азотування алюмінієвих сплавів на властивості дифузійних іонноазотованих шарів
Об авторах
А.В. Рутковський, старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, ІІнститут проблем міцності ім. Г. С. Писаренко НАН України, м. Київ, Україна
С.І. Маркович, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна
С.С. Михайлюта, аспірант, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна
Анотація
В роботі проведено дослідження впливу технологічних параметрів процесу вакуумного азотування алюмінієвих сплавів на мікроструктуру, хімічний склад, залишкові напруження, мікротвердість та шорсткість дифузійних іонноазотованих шарів. Наведена методика проведення досліджень. Виявлено утворення рівномірного за товщиною та розподілом легуючих елементів поверхневого шару та утворенню в ньому зміцнювальних фаз на основі АlN, утворюється поверхнева бездефектна структура зі зміненими властивостями, має місце дифузія азоту, що впливає на фазовий склад, і в остаточному підсумку на мікротвердість поверхні. Дослідження мікроструктури показали, що із збільшенням температури азотування збільшується і товщина нітридного шару. Оптимальне значення температури при якому досягається максимальна твердість складає 480°С, найбільші значення мікротвердості спостерігаються при тиску 50 МПа та складу газу 85%Ni2 + 15% Аr. При формуванні теплозахисних дифузійних іонноазотованих шарів в алюмінієвих сплавах виникають напруження стиску. Максимальне значення залишкових напружень σзал=280 МПа спостерігається не на поверхні зразка, а на глибині близько 7 мкм, при цьому зі зростанням тривалості насичення поверхневого шару збільшується значення і залишкових напруг. Проте, таке підвищення проходить в умовах максимальних температур 480 °протягом 180 хв.
Ключові слова
вакуумне азотування, мікроструктура, хімічний склад, напруження, мікротвердість, шорсткість
Посилання
1. Grechihin, L.I. (1995). Dvigateli vnutrennego sgoranija: fizicheskie osnovy tehnicheskoj diagnostiki i optimal'nogo upravlenija. Minsk : Navuka i tjehnika [in Russian].
2. Ljashenko, B.A. & Rutkovskij, A.V. (2005). O dostoinstvah tehnologii vakuumnogo [On the merits of vacuum technology]. Oborudovanie i instrument – Equipment and tools, 12, 45-47 [in Russian].
3. Liashenko, B.A., Markovych, S.I. & Mykhajliuta, S.S. (2017). Rozrobka tekhnolohichnoho protsesu vakuumnoho azotuvannia porshniv dvyhuniv v pul'suiuchomu puchku plazmy [Development of the Technological Process of Vacuum Nitriding of Engine Pistons in the Pulsating Plasma Beam]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia sil's'kohospodars'kykh mashyn: zahal'noderzh. mizhvid. nauk.-tekhn. zb. – National Interagency Scientific and Technical Collection of Works. Design, Production and Exploitation of Agricultural Machine, Vol. 47, 1, 158-166 [in Ukrainian].
4. Rutkovskij, A.V., Ljashenko, B.A., Gopkalo, A. P. & Soroka, E.B. (1999). Ob uprochnjajushhej roli vakuum-plazmennyh pokrytij [The strengthening role of vacuum-plasma coatings]. Probl. prochnosti – Strength of Materials, 6, 123-127 [in Russian].
5. Vnukov, Ju.N., Markov, A.A., Lavrova, L.V. & Berdyshev N.Ju. (1992). Application of wear-resistant coatings on high-speed tools. (V.I. Gorohovskogo, Trans). Kiev: Tehnika [in Russian].
6. Matveev N.V. i dr (1985). Ostatochnye naprjazhenija v pokrytii iz nitrida titana, osazhdennogo v vakuume [Residual stresses in the coating of titanium nitride deposited in vacuum]. Probl. prochnosti – Strength of Materials, 5, 90-93 [in Russian].
7. Liu Changqing, Jin Zhujing, Wu Weltao Residual stress and damage mode of hard Ti(CN) coating. Acta met. Sci. 1990. 26, N 1. P.B27-B32 [in English].
8. Jin, Ping, Maruno Shigeo Stress relaxion in reactively sputter-deposited TIOxNv films / Jap. J. Appl. Phys. Pf. 1. 1991. 30, N 9A. P.2052-2062 [in English].
9. Gouldstejn, Dzh., N'juberi, D. & Zchlin I. (1984). Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis. (Trans). Moskva: Mir [in Russian].
10. Tumanova, A.T. (Eds.). (1974). Testing methods, control and research of engineering materials. Moskva: Mashinostroenie [in Russian].
11. Vygodskij, M.Ja. (1966). Spravochnik po zlementarnoj matematike [Elementary Mathematics Reference]. Moskva: Nauka[in Russian].
12. Mjachenkov, V.I., Mal'cev, V.P., Majboroda, V.P. et al. (1989). Raschety mashinostroitel'nyh konstrukcij metodom konechnih zlementov [Calculations of engineering structures by the finite element method]. Moskva: Mashinostroenie [in Russian].
13. Shimkovich, D.G. (2004). Raschet konstrukcij v MSC [Structural Analysis in MSC]. visual Nastran for Windows. Moskva: DMK Press [in Russian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
Гречихин Л.И. Двигатели внутреннего сгорания: физические основы технической диагностики и оптимального управления. Минск : Навука i тэхнiка, 1995. 270 с.
Ляшенко Б.А., Рутковский А.В. О достоинствах технологии вакуумного. Оборудование и инструмент. 2005. №12. С. 45-47.
Ляшенко Б.А., Маркович С.І., Михайлюта С.С. Розробка технологічного процесу вакуумного азотування поршнів двигунів в пульсуючому пучку плазми. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. 2017. Вип. 47, ч. 1. С. 158-166.
Рутковский А.В., Ляшенко Б.А., Гопкало А. П., Сорока Е.Б. Об упрочняющей роли вакуум-плазменных покрытий. Пробл. прочности. 1999. № 6. С. 123-127.
Внуков Ю.Н., Марков А.А., Лаврова Л.В., Бердышев Н.Ю. Нанесение износостойких покрытий на быстрорежущий инструмент / под ред. В.И. Гороховского. Киев: Техника, 1992. 141 с.
Остаточные напряжения в покрытии из нитрида титана, осажденного в вакууме / Матвеев Н.В. и др. Пробл. прочности. 1985. № 5. С.90-93.
Liu Changqing, Jin Zhujing, Wu Weltao Residual stress and damage mode of hard Ti(CN) coating. Acta met. Sci. 1990. 26, N 1. P.B27-B32.
Jin, Ping, Maruno Shigeo Stress relaxion in reactively sputter-deposited TIOxNv films / Jap. J. Appl. Phys. Pf. 1. 1991. 30, N 9A. P.2052-2062.
Гоулдстейн Дж., Ньюбери Д., Зчлин И. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ / пер. с англ. Москва: Мир, 1984. 552 с.
Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов / под общ. ред. А.Т.Туманова. -т.1. Москва: Машиностроение, 1974. 320 с.
Выгодский М.Я. Справочник по злементарной математике. Москва: Наука, 1966. 423 с.
Расчеты машиностроительных конструкций методом конечних злементов / Мяченков В.И., Мальцев В.П., Майборода В.П. и др. Москва: Машиностроение, 1989. 576 с.
Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC. visualNastran for Windows. Москва: ДМК Пресс, 2004. 704 с.
Copyright (c) 2019 А.В. Рутковський, С.І. Маркович, С.С. Михайлюта
Дослідження впливу технологічних параметрів процесу вакуумного азотування алюмінієвих сплавів на властивості дифузійних іонноазотованих шарів
Об авторах
А.В. Рутковський, старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, ІІнститут проблем міцності ім. Г. С. Писаренко НАН України, м. Київ, Україна
С.І. Маркович, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна
С.С. Михайлюта, аспірант, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна
Анотація
Ключові слова
Посилання
1. Grechihin, L.I. (1995). Dvigateli vnutrennego sgoranija: fizicheskie osnovy tehnicheskoj diagnostiki i optimal'nogo upravlenija. Minsk : Navuka i tjehnika [in Russian].
2. Ljashenko, B.A. & Rutkovskij, A.V. (2005). O dostoinstvah tehnologii vakuumnogo [On the merits of vacuum technology]. Oborudovanie i instrument – Equipment and tools, 12, 45-47 [in Russian].
3. Liashenko, B.A., Markovych, S.I. & Mykhajliuta, S.S. (2017). Rozrobka tekhnolohichnoho protsesu vakuumnoho azotuvannia porshniv dvyhuniv v pul'suiuchomu puchku plazmy [Development of the Technological Process of Vacuum Nitriding of Engine Pistons in the Pulsating Plasma Beam]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia sil's'kohospodars'kykh mashyn: zahal'noderzh. mizhvid. nauk.-tekhn. zb. – National Interagency Scientific and Technical Collection of Works. Design, Production and Exploitation of Agricultural Machine, Vol. 47, 1, 158-166 [in Ukrainian].
4. Rutkovskij, A.V., Ljashenko, B.A., Gopkalo, A. P. & Soroka, E.B. (1999). Ob uprochnjajushhej roli vakuum-plazmennyh pokrytij [The strengthening role of vacuum-plasma coatings]. Probl. prochnosti – Strength of Materials, 6, 123-127 [in Russian].
5. Vnukov, Ju.N., Markov, A.A., Lavrova, L.V. & Berdyshev N.Ju. (1992). Application of wear-resistant coatings on high-speed tools. (V.I. Gorohovskogo, Trans). Kiev: Tehnika [in Russian].
6. Matveev N.V. i dr (1985). Ostatochnye naprjazhenija v pokrytii iz nitrida titana, osazhdennogo v vakuume [Residual stresses in the coating of titanium nitride deposited in vacuum]. Probl. prochnosti – Strength of Materials, 5, 90-93 [in Russian].
7. Liu Changqing, Jin Zhujing, Wu Weltao Residual stress and damage mode of hard Ti(CN) coating. Acta met. Sci. 1990. 26, N 1. P.B27-B32 [in English].
8. Jin, Ping, Maruno Shigeo Stress relaxion in reactively sputter-deposited TIOxNv films / Jap. J. Appl. Phys. Pf. 1. 1991. 30, N 9A. P.2052-2062 [in English].
9. Gouldstejn, Dzh., N'juberi, D. & Zchlin I. (1984). Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis. (Trans). Moskva: Mir [in Russian].
10. Tumanova, A.T. (Eds.). (1974). Testing methods, control and research of engineering materials. Moskva: Mashinostroenie [in Russian].
11. Vygodskij, M.Ja. (1966). Spravochnik po zlementarnoj matematike [Elementary Mathematics Reference]. Moskva: Nauka[in Russian].
12. Mjachenkov, V.I., Mal'cev, V.P., Majboroda, V.P. et al. (1989). Raschety mashinostroitel'nyh konstrukcij metodom konechnih zlementov [Calculations of engineering structures by the finite element method]. Moskva: Mashinostroenie [in Russian].
13. Shimkovich, D.G. (2004). Raschet konstrukcij v MSC [Structural Analysis in MSC]. visual Nastran for Windows. Moskva: DMK Press [in Russian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
Copyright (c) 2019 А.В. Рутковський, С.І. Маркович, С.С. Михайлюта