Structural-phase state and properties of steel after plasma electronic modification
The results of the study of the phase and elemental composition, the state of the defective substructure, the mechanical and tribological properties of the modified steel surface are presented. The modification combined plasma spraying of a powder coating based on the Ni-Cr-B-Si system and subsequent irradiation with an intense pulsed electron beam. It has been shown that plasma spraying of a powder coating leads to the formation of a highly relief surface containing micro- and macropores. Subsequent processing of the modified surface with an intense pulsed electron beam of submillisecond duration in the melting mode of the surface layer is accompanied by smoothing the surface of the coating, saturating the crystal lattice of the surface layer with Ni, Cr, B and Si atoms, forming cells of dendritic crystallization of submicron sizes, separating nanosized particles of the second phase, the formation of a quenched structure. Together, this leads to the formation of a hardened layer with a thickness of up to 1500 μm, whose microhardness is 4.6-6.5 times, and the wear resistance is 4 times higher than the corresponding characteristics of the original steel.
Download file
Counter downloads: 155
Keywords
properties, structure, surface alloy, intense pulsed electron beam, plasma, powder material, boronization, свойства, структура, поверхностный сплав, интенсивный импульсный электронный пучок, плазма, порошковый материал, борированиеAuthors
| Name | Organization | |
| Ivanov Yu.F. | Institute of High Current Electronics Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | yufi55@mail.ru |
| Potekaev A.I. | National Research Tomsk State University; Siberian Physical-Technical Institute of Tomsk State University | kanc@spti.tsu.ru |
| Klopotov A.A. | Siberian Physical-Technical Institute of Tomsk State University; Tomsk State University of Architecture and Building | klopotovaa@tsuab.ru |
| Abzaev Yu.A. | Tomsk State University of Architecture and Building | abzaev2010@yandex.ru |
| Kalashnikov M.P. | Institute of Strength Physics and Materials Science Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | kmp1980@mail.ru |
| Chumaevskii A.V. | Institute of Strength Physics and Materials Science Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | tch7av@gmail.com |
| Volokitin G.G. | Tomsk State University of Architecture and Building | vgg-tomsk@mail.ru |
| Petrikova E.A. | Institute of High Current Electronics Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | elizmarkova@yahoo.com |
| Teresov A.D. | Institute of High Current Electronics Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | tad514@sibmail.com |
| Shubin A.Yu. | Siberian Physical-Technical Institute of Tomsk State University | kanc@spti.tsu.ru |
References
Иванов Ю.Ф., Петрикова Е.А., Иванова О.В. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2015. - Т. 58. - № 3. - С. 82-88.
Иванов Ю.Ф., Петрикова Е.А., Иванова О.В. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2015. - Т. 58. - № 4. - С. 46-51.
Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. - М.: Техносфера, 2004. - 384 с.
Клопотов А.А., Абзаев Ю.А., Потекаев А.И. и др. Физические основы рентгеноструктурного исследования кристаллических материалов. - Томск: Изд-во ТПУ, 2013.
Электронно-ионно-плазменная модификация поверхности цветных металлов и сплавов / под общ. ред. Н.Н. Коваля и Ю.Ф. Иванова. - Томск: Изд-во НТЛ, 2016. - 312 с.
Власов В.А., Волокитин Г.Г, Скрипникова Н.К., Волокитин О.Г. Плазменные технологии создания и обработки строительных материалов. - Томск: Изд-во НТЛ, 2018. - 512 с.
Марочник сталей и сплавов / под общ. ред. Ю.Г. Драгунова и А.С. Зубченко. - М.: Машиностроение, 2014. - 1216 с.
Потекаев А.И., Клопотов А.А., Козлов Э.В., Кулагина В.В. // Изв. вузов. Физика. -2011. - Т. 54. - № 9. - С. 59-69.
Потекаев А.И., Морозов М.М., Клопотов А.А. и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2015. - Т. 58. - № 8. - С. 589-596.
Конева Н.А., Тришкина Л.И., Потекаев А.И. Козлов Э.В. Структурно-фазовые превращения в слабоустойчивых состояниях металлических систем при термосиловом взаимодействии / под общ. ред. A.И. Потекаева. - Томск: Изд-во НТЛ, 2015. - 344 с.
Потекаев А.И., Клопотов А.А., Козлов Э.В., Кулагина В.В. Слабоустойчивые предпереходные структуры в никелиде титана. - Томск: Изд-во НТЛ, 2004. - 296 с.
Кислицин С.Б., Углов В.В., Клопотов А.А. и др. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2018. - Т. 15. - № 3. - С. 356-360.
Иванов Ю.Ф., Москвин П.В., Петрикова Е.А. и др. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2018. - Т. 15. - № 1. - С. 114-123.
Klopotov A.A., Abzaev Y.A., Ivanov Y.F., et al. // Int. Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects. Book of abstracts. - Tomsk, 2018. - P. 378.
Klopotov A.A., Ivanov Yu.F., Abzaev Yu.A., et al. // IOP Conf. Series: J. Phys.: Conf. Series. - 2018. - V. 1115. - Р. 032038.
Эволюция структуры поверхностного слоя стали, подвергнутой электронно-ионно-плазменным методам обработки / под общ. ред. Н.Н. Коваля и Ю.Ф. Иванова. - Томск: Изд-во НТЛ, 2016. - 304 с.
Иванов Ю.Ф., Потекаев А.И., Тересов А.Д. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2019. - Т. 62. - № 4. - C. 102-108.
Ivanov Yu.F., Potekaev A.I., Petrikova E.A., et al. // IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. - 2015. - V.81. - Р. 012009.
Ivanov Yu., Klopotov A., Potekaev A., et al. // IOP Conf. Series: Mate. Sci. Eng. - 2017. - V.168. - Р. 012070.
Иванов Ю.Ф., Клопотов А.А., Потекаев А.И. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2017. - Т. 60. - № 1. - С. 150-155.
Ivanov Y.F., Teresov A.D., Ivanova O.V., et al. // J. Phys.: Conf. Series. - 2015. - V. 652. - No. 1. - P. 012015.
Иванов Ю.Ф., Коваль Н.Н. // Структура и свойства перспективных металлических материалов / под общ. ред. А.И. Потекаева. - Томск: Изд-во НТЛ, 2007. - С. 345-382.
Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. // Изв. вузов. Физика. - 2008. - Т. 51. - № 5. - С. 60-70.
Потекаев А.И., Клопотов А.А., Иванов Ю.Ф., Волокитин О.Г. // Изв. вузов. Физика. - 2013. - Т. 60. - № 8. - С. 60-65.
Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов. - М.: Машиностроение, 1975. - 370 с.
Structural-phase state and properties of steel after plasma electronic modification | Izvestiya vuzov. Fizika. 2019. № 6. DOI: 10.17223/00213411/62/6/16
Download full-text version
Counter downloads: 280