Phase composition and fine structure of the steel surface layer after plasma electrolytic treatment | Izvestiya vuzov. Fizika. 2019. № 10. DOI: 10.17223/00213411/62/10/39

Phase composition and fine structure of the steel surface layer after plasma electrolytic treatment

The paper focuses on studying the phase composition and fine structure of 0.18-1Cr-3Ni-1Mo-Fe steel after the plasma electrolytic treatment provided by the surface saturation with carbon and nitrogen. Observations are performed using the transmission electron microscopy of thin foils. The steel samples are investigated before and after carbonitriding of their surface and the layer at a ~ 40 µm depth. It is shown that the steel structure in the initial state represents a mixture of perlite and ferrite grains. After carbonitriding the qualitative and quantitative changes are observed in the structure. Thus, a-phase in the surface layer is tempered lamellar martensite; at a ~ 40 µm depth it is both tempered lath martensite and high- and low-temperature lamellar martensite. There are also retained austenite layers in the surface layer, along the boundaries of lamellar martensite. And inside the lamellas the particles of alloyed cementite and M23(C,N)6, М2С0.61N0.39, М6.2С3.5N0.3, М(С,N)2 and Cr12Fe32Mo7Ni7 carbonitrides are observed. At a depth of ~ 40 µm, along the boundaries of the martensite crystals there are retained austenite layers, whereas inside the lamellas and laths there are only particles of alloyed cementite and M23(C,N)6 carbonitride. The concentration of the interstitial atoms of carbon and nitrogen is the control parameter of the structure and phase composition. A change in this parameter results in the system deviation from thermodynamic equilibrium. The system transition to the equilibrium or quasi-equilibrium thermodynamic condition occurs through phase transformation of the crystal lattices which from the gradient structure and phase composition of the matrix, intermetallic metals and carbonitride compounds in a low-stability state.

Download file
Counter downloads: 114

Keywords

сталь, нитроцементация, перлит, феррит, пакетный и пластинчатый мартенсит, остаточный аустенит, легированный цементит, карбонитриды, steel, carbonitriding, pearlite, ferrite, lath and lamellar martensite, retained austenite, alloyed cementite, carbonitrides

Authors

NameOrganizationE-mail
Popova N.A.Tomsk State University of Architecture and Buildingnatalya-popova-44@mail.ru
Potekaev A.I.National Research Tomsk State University; V.D. Kuznetsov Siberian Physical-Technical Institute at Tomsk State Universitykanc@spti.tsu.ru
Nikonenko E.L.Tomsk State University of Architecture and Building; National Research Tomsk Polytechnic Universityvilatomsk@mail.ru
Klopotov A.A.Tomsk State University of Architecture and Buildingklopotovaa@tsuab.ru
Bayatanova L.B.East Kazakhstan State Technical University named after D. Serikbayevleila_1809@mail.ru
Nikonenko A.V.Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronicsaliska-nik@mail.ru
Kislitsyn S.B.Institute of Nuclear Physics, Ministry of Energy of the Republic of Kazakhstanskislitsin@mail.ru
Всего: 7

References

Belkin P.N. and Kusmanov S.A. // Eng. Appl. Electrochem. - 2016. - V. 52. - No. 6. - P. 531-546.
Belkin P.N., Yerokhin A., and Kusmanov S.A. // Surf. Coat. Technol. - 2016. - V. 307 (Part C). - P. 1194-1218.
Кусманова Ю.В., Кусманов С.А., Наумов А.Р., Белкин П.Н. // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2016. - Т. 52. - № 4. - С. 391-398.
Попова Н.А., Журерова Л.Г., Никоненко Е.Л., Скаков М.К. // Материаловедение. - 2016. - № 8. - С. 26-31.
Попова Н.А., Ерыгина Л.А., Никоненко Е.Л. и др. // Известия РАН. Сер. физич. - 2017. - Т. 81. - № 3. - С. 383-385.
Попова Н.А., Никоненко Е.Л., Ерболатова Г.У. и др. // ФПСМ. - 2018. - Т. 15. - № 3. - С. 339-347.
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.
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., Морозов М.М., Клопотов А.А. и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2015. - Т. 58. - № 8. - С. 589-596.
Клопотов А.А., Потекаев А.И., Козлов Э.В., Кулагина В.В. // Изв. вузов. Физика. - 2011. - Т. 54. - № 9. - С. 59-69.
Потекаев А.И., Старостенков М.Д., Кулагина В.В. Влияние точечных и планарных дефектов на структурно-фазовые превращения в предпереходной слабоустойчивой области металлических систем / под общ. ред. А.И. Потекаева. - Томск: Изд-во НТЛ, 2014. - 488 с.
Чаплыгина А.А., Потекаев А.И., Чаплыгин П.А. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2016. - Т. 59. - № 5. - С. 3-8.
Потекаев А.И., Чаплыгина А.А., Кулагина В.В. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2017. - Т. 60. - № 2. - С. 16-26.
Клопотов А.А., Тришкина Л.И., Маркова Т.Н. и др. // Известия РАН. Сер. физич. - 2016. - Т. 80. - № 11. - С. 1576-1578.
Потекаев А.И., Чаплыгина А.А., Кулагина В.В. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2016. - Т. 59. - № 10. - С. 13-22.
Кулагина В.В., Чаплыгина А.А., Попова Л.А. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2012. - Т. 55. - № 7. - С. 78-87.
Потекаев А.И., Чаплыгина А.А., Чаплыгин П.А. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2017. - Т. 60. - № 9. - С. 118-126.
Потекаев А.И., Чаплыгина А.А., Чаплыгин П.А. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2017. - Т. 60. - № 10. - С. 115-124.
Потекаев А.И., Чаплыгина А.А., Чаплыгин П.А. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2018. - Т. 61. - № 3. - С. 12-27.
Потекаев А.И., Чаплыгина А.А., Чаплыгин П.А. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2019. - Т. 62. - № 1. - С. 104-111.
Потекаев А.И., Чаплыгина А.А., Чаплыгин П.А. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2019. - Т. 62. - № 3. - С. 117-124.
Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах. - М.: Металлургия, 1972. - 400 с.
Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. - М.: Наука, 1977. - 236 с.
Гольдштейн М.И., Фарбер В.М. Дисперсионное упрочнение стали. - М.: Металлургия, 1979. - 208 с.
 Phase composition and fine structure of the steel surface layer after plasma electrolytic treatment | Izvestiya vuzov. Fizika. 2019. № 10. DOI: 10.17223/00213411/62/10/39

Phase composition and fine structure of the steel surface layer after plasma electrolytic treatment | Izvestiya vuzov. Fizika. 2019. № 10. DOI: 10.17223/00213411/62/10/39