Исследование структурно-фазовых превращений и свойств поверхностных слоев сталей при ионном азотировании в тлеющем разряде низкого давления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, доктор наук Рамазанов Камиль Нуруллаевич

• Рамазанов Камиль Нуруллаевич
• доктор наук
• 2016

Оглавление диссертации доктор наук Рамазанов Камиль Нуруллаевич

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ КОНСТРУКЦИОННЫХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ИОННОМ АЗОТИРОВАНИИ В ПЛАЗМЕ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА

1.1 Азотирование в тлеющем разряде (ионное азотирование)

1.2 Особенности структурно-фазовых превращений и свойств поверхностных слоев конструкционных сталей при ионном азотировании в тлеющем разряде

1.3 Особенности структурно-фазовых превращений и свойств поверхностных слоев инструментальных сталей при ионном азотировании в тлеющем разряде

1.4 Особенности структурно-фазовых превращений и свойств поверхностных слоев конструкционных и инструментальных сталей при высокотемпературном ионном азотировании

1.5 Особенности азотирования поверхностных слоев конструкционных и инструментальных сталей ионными источниками и в тлеющем разряде низкого давления

1.6 Анализ методов ускорения процесса ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления

1.7 Анализ методов локального модифицирования поверхностного слоя конструкционных сталей

1.8 Принципы управления диффузионным насыщением при азотировании в тлеющем разряде низкого давления

2. ОБЪЕКТ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объект исследований, механические свойства исследованных материалов

2.2 Описание модернизированной установки ЭЛУ-5М для ионного азотирования в тлеющем разряде

2.3 Методы структурных исследований

2.4. Метод определения микротвердости

2.5. Методика определения износостойкости обработанных образцов

2.6. Методика определения плотности ионного тока

2.7 Методика зондовых измерений

2.8 Методика определения хрупкости азотированного слоя

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ИОННОГО АЗОТИРОВАНИЯ В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

3.1 Ионное азотирование в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом

3.2 Вольт-амперные характеристики тлеющего разряда с полым катодом

3.3 Распределение параметров плазмы в газоразрядном промежутке при ионном азотировании в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом

3.4 Экспериментальные результаты температурных зависимостей при ионном азотировании в тлеющем разряде с полым катодом

3.5 Способы ускорения процесса ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом

3.6 Ионное азотирование в тлеющем разряде с магнитным полем

3.7 Вольтамперные характеристики тлеющего разряда с магнитным полем

3.8 Распределение параметров плазмы в тлеющем разряде с магнитным полем

3.9 Способы ускорения процесса ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с магнитным полем

4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ КОНСТРУКЦИОННЫХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЯХ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ С ПОЛЫМ КАТОДОМ

4.1 Исследование влияния азотирования, высокотемпературного азотирования и комбинированной обработки в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на структуру поверхностных слоев конструкционных и инструментальных сталей

4.2 Исследование влияния азотирования, высокотемпературного азотирования и комбинированной обработки в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на фазовый состав поверхностных слоев конструкционных и инструментальных сталей130

4.3 Исследование влияния азотирования, высокотемпературного азотирования и комбинированной обработки в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на величину напряжений и средний размер кристаллитов поверхностных слоев конструкционных и инструментальных сталей

4.4 Экспериментальные результаты влияние состава рабочего газа и режимов ионного азотирования, высокотемпературного азотирования и комбинированной обработки на микротвердость поверхностных слоев конструкционных и инструментальных сталей153

4.5 Исследование влияния азотирования и высокотемпературного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на изменение микротвердости по глубине поверхностного слоя конструкционных и инструментальных сталей

4.6 Исследование влияния высокотемпературного азотирования и комбинированной обработки в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на износостойкость

поверхностного слоя стали 38Х2МЮА

5. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ЛОКАЛЬНОМ АЗОТИРОВАНИИ В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ С ПОЛЫМ КАТОДОМ

5.1 Исследование тепловых и диффузионных процессов при локальном азотировании в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом

5.2 Исследование влияния локального ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на структуру поверхностных слоев конструкционных сталей 16Х3НВФМБ-Ш и 38ХМЮА

5.3 Исследование влияния локального ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на фазовый состав поверхностных слоев конструкционных сталей 16Х3НВФМБ-Ш и 38ХМЮА

5.4 Исследование влияния локального ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на микротвердость поверхностных слоев конструкционных сталей 16Х3НВФМБ-Ш и 38ХМЮА

5.4 Исследование влияния локального ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на износостойкость поверхностных слоев конструкционных сталей 16Х3НВФМБ-Ш и 38ХМЮА

6. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ тлеющего разряда НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ С МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

6.1 Исследование влияния азотирования в тлеющем разряде низкого давления с магнитным полем на структуру поверхностных слоев инструментальных сталей

6.2 Исследование влияния азотирования в тлеющем разряде низкого давления с магнитным полем на фазовый состав поверхностных слоев инструментальных сталей229

6.3 Исследование влияния азотирования в тлеющем разряде низкого давления с магнитным полем на микротвердость поверхностных слоев инструментальных сталей

6.4 Исследование влияния ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с магнитным полем на толщину упрочненного слоя и температуру поверхности детали

7. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ АЗОТИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

7.1 Особенности проектирования технологических процессов ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления в условиях мелкосерийного и единичного производства

7.2 Технологический процесс высокотемпературного ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом матриц холодновысадочного автомата

7.3 Технологический процесс высокотемпературного ионного азотирования с последующей светлой закалкой

7.4 Технологический процесс локального ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом детали «шестерня»

7.5 Технологический процесс ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с магнитным полем матриц холодновысадочного автомата

7.6 Технологический процесс комбинированной обработки включающий в себя ионное азотирования в тлеющем разряде низкого давления с магнитным полем и последующее

нанесение покрытия Т£Ы, Т1АШ матриц холодновысадочного автомата

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВИА - высокотемпературное ионное азотирование

КО - комбинированная обработка, включающая высокотемпературное ионное

азотирование и последующую светлую закалку

ЛИА - локальное ионное азотирование

МП - магнитное поле

ПК - полый катод

СЗ - светлая закалка

ТП - технологический процесс

ТРНД - тлеющий разряд низкого давления

ХТО - химико-термическая обработка

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование структурно-фазовых превращений и свойств поверхностных слоев сталей при ионном азотировании в тлеющем разряде низкого давления»

Актуальность работы.

С ростом требований к качеству упрочненного поверхностного слоя, показателям экономической эффективности процессов, подбору материалов в зависимости от поверхностных свойств, а также вследствие увеличения объемной доли сложнолегированных легкопассивирующихся сталей и сплавов в процессе производства деталей и инструмента, становится актуальным применение регулируемых, ресурсосберегающих вакуумных ионно-плазменных технологий в многокомпонентных атмосферах.

Анализ современной литературы показал, что ионное азотирование является одним из наиболее распространенных методов поверхностного упрочнения деталей и инструмента, использование которого в промышленно развитых странах постоянно расширяется. В последнее время в качестве перспективных рассматриваются методы и способы ионного азотирования при низких (1 - 102 Па) давлениях, которые позволяют не только избавиться от недостатков традиционных методов, но и получить следующие преимущества: возможность регулирования параметров обработки в широком интервале режимов и за счет этого - структуры, фазового состава, твердости, износостойкости, шероховатости; высокую скорость насыщения; получение диффузионных слоев заданного фазового состава и строения; высокий класс чистоты поверхности; большую экономичность процесса за счет значительного сокращения общего времени обработки; повышение коэффициента использования электроэнергии; сокращение расхода насыщающих газов.

Однако при практической реализации ионного азотирования в тлеющем разряде при низких давлениях возникает ряд проблем, таких как низкая плотность ионного тока (0,1 - 1 мА/см2), высокие напряжения на обрабатываемых деталях (0,5 - 2 кВ), невозможность нагрева поверхности до температур азотирования. Все вышесказанное приводит к необходимости применения дополнительного нагрева обрабатываемой поверхности с помощью различных методов (резистивные нагреватели, дополнительные источники частиц и т.д.), что существенно

усложняет конструкцию установок, технологические процессы и практически сводит на нет преимущества ионного азотирования при низких давлениях.

В работе предлагается принципиально новое направление по решению указанной проблемы, заключающееся в создании вблизи обрабатываемой поверхности плазмы с высокой плотностью заряженных частиц. Обоснованы и разработаны способы азотирования, основанные на использовании тлеющего разряда низкого давления с полым катодом и магнитным полем, которые позволят в 3 - 5 раз увеличить плотность потока ионов, сократить в 2 - 3 раза время азотирования и получить диффузионные слои заданного фазового состава с высокой поверхностной микротвердостью и износостойкостью, тем самым способствуя дальнейшему развитию технологий, направленных на улучшение эксплуатационных свойств деталей и инструмента.

Интенсивное развитие отечественной металлургии и машиностроения отразилось на производстве и использовании в больших объемах инструментальных материалов со специальными свойствами. При этом повышение надежности и долговечности инструментальной и технологической оснастки в большинстве случаев связанно с использованием сложно- и высоколегированных сталей, однако такой путь часто является недостаточно эффективным. Альтернативой ему могут служить различные способы химико-термической обработки инструмента, в частности ионное азотирование, применение которого может существенно повысить надежность и долговечность инструмента.

При ионном азотировании конструкционных сталей зачастую применяется защита припуском с целью удаления хрупких, легко выкрашивающихся фаз, образующихся на поверхности материала. Это приводит к необходимости азотирования поверхности деталей на большую глубину с учетом величины припуска, составляющую 300-400 мкм, что ведет к увеличению длительности процесса. Также следует отметить, что при эксплуатации деталей машиностроения часто нагрузке подвергаются только отдельные участки ее поверхности, например, контактная поверхность зубьев зубчатого колеса, место посадки подшипника на валу и др. В таких случаях нет необходимости упрочнять всю поверхность детали,

а достаточно лишь обработать ее рабочую поверхность. Таким образом, одна из задач диссертационной работы направленная на решение проблемы локального ускорения процесса диффузионного насыщения конструкционных сталей при ионном азотировании в тлеющем разряде низкого давления и создания при этом поверхности не требующей последующей механической обработки, является безусловно актуальной. Решение вышеизложенной проблемы позволит сократить длительность процесса обработки и получать в мономатериале за один вакуумный цикл различные по глубине диффузионные слои заданного фазового состава.

Причиной повышенного внимания к проблеме высокотемпературного ионного азотирования (ВИА) и светлой закалки (СЗ) является уникальные свойства поверхности изделия, которые формируются в результате обработки: высокая твердость на поверхности, не изменяющаяся при нагреве до 500-600°С, высокая износостойкость, низкая склонность к задирам, высокий предел выносливости и высокая кавитационная стойкость.

ВИА конструкционных и инструментальных материалов в литературе уделяется большое внимание, однако не все аспекты такого упрочения изучены достаточно полно. Весьма мало сведений о структуре и свойствах конструкционных и инструментальных сталей, прошедших ВИА в тлеющем разряде низкого давления (ТРНД), в том числе совмещенное со светлой закалкой, причем экспериментальные данные недостаточно систематизированы и часто весьма противоречивы.

Степень разработанности темы.

Основной вклад в разработку теоретических основ процесса азотирования в начале 20 века внесли работы академика Чижевского Н.П. [266], которые позволили сформулировать технологические рекомендации по созданию промышленного процесса азотирования. Следующий этап развития процесса азотирования связан с именем немецкого инженера Ад. Фри, который внедрил процесс в производство и предложил специальные азотируемые стали (нитраллои), имеющие после насыщения высокую поверхностную твердость [272].

Проблемами повышения эффективности процесса азотирования и

распространением его промышленности занимались ученые ведущих научных школ Лахтина Ю.М., Арзамасова Б.Н., Кельбеля Й., Каплуна В.Г. и Пастуха И.М. [23,52,54,138,139,169,170,175,210]. Их работы в значительной мере способствовали формированию научных основ азотирования в тлеющем разряде, были созданы модели и предложены описания физических процессов, протекающих при азотировании, а также сформулированы теоретические основы проектирования оборудования для реализации данного процесса.

Однако несмотря на все преимущества ионного азотирования, этот процесс по-прежнему остается продолжительным. На момент постановки задач диссертационной работы в литературе активно обсуждалась проблема ускорения процесса диффузионного насыщения и сокращения длительности азотирования. Так в работах Крейнделя Ю.Е., Лемешева Н.М., Слосмана А.И., Будилова В.В., Агзамова Р.Д. обосновано эффективность применения эффекта полого катода (ЭПК) при ионном азотировании, который позволяет увеличить значение поверхностной микротвердости и глубину азотированного слоя по сравнению с обработкой в тлеющем разряде без ЭПК при равных параметрах процесса (время, давление, температура) [84,156,159]. А разработанная Лопатиным И.В. разрядная система двухступенчатого генератора плазмы на основе несамостоятельного тлеющего разряда с полым катодом большой площади и внешней инжекцией электронов, позволила увеличить микротвердость обрабатываемой поверхности после азотирования в (4 - 8) раз при глубине обработки до 300 мкм за время (2 - 4) часа, что в (2 - 3) раза быстрее, чем при традиционном азотировании в плазме тлеющего разряда, горящего в диссоциированном аммиаке [181]. Шестопаловой Л.П. предложено проводить ионное азотирование через нанооксидный барьер и было доказано, что наличие на поверхности азотируемой стали оксида железа интенсифицирует процесс ионизации аммиака, что позволяет сократить длительность азотирования по сравнению с классическим азотированием [268]. В работах Переваловой О.Б., Панина А.В., Синяковой Е.А. [215] было установлено, что промежуточная ультразвуковая обработка способствует существенному увеличению глубины азотированного слоя. Ускорение процесса при этом

объясняется увеличением плотности дислокаций, образованием большого количества избыточных «деформационных» вакансий и увеличением адсорбционной способности поверхности при взаимодействии упругопластических деформаций ультразвуковых волн с кристаллической решеткой обрабатываемого металла. По данным работ проведенными Кибальниковой О.В., Махайловой А.М. и Баскаковым А.В. [142] перспективными являются способы интенсификации ионного азотирования с помощью магнитного поля. Согласно экспериментальным исследованиям кинетик диффузионного азотирования сталей системы Fe-Ni-Cr в постоянном МП напряженностью 0,016 Тл при 550 °С, было установлено 1,5 кратное ускорение процесса и увеличение толщины азотированного слоя с высокой микротвердостью.

Многочисленными экспериментами Арзамасова Б. Н., Михайлова И. А. и Панайоти Т. А. [54,56,57] установлено, что зависимость толщины диффузионного слоя от давления в газоразрядной камере имеет четко выраженный экстремальный характер, при этом существует диапазон давления рабочего газа от 1 - 100 Па, обеспечивающий наибольшую насыщающую способность, т.е. толщину слоя, которое принято считать оптимальным. Однако применение самостоятельного тлеющего разряда для азотирования при таких давлениях не эффективно, в виду низкой плотности ионного тока. Одним из способов повышения которого, является применение специальных источников ионов. Так в работах Коваля Н.Н., Щанина П.М., Гончаренко И.М, Ахмадеева Ю.Х. [113,114,148,149] доказана эффективность применения плазмы (с плотностью ионного тока в пределах от 5 до 15 мА/см2), генерируемой несамостоятельным дуговым разрядом низкого давления с полым или накаленным катодом для азотирования сталей и сплавов. При этом было установлено, что при низких давлениях и отрицательных смещениях подложки ~ 600 В на обрабатываемую поверхность поступают высокоэнергетичные ионы, которые разрушают оксидные пленки и облегчают условия диффузии атомарного азота вглубь подложки, и как следствие позволяют сократить время процесса в 3 -4 раза. Однако основными недостатками таких систем являются: сложность конструкции генератора, малое время непрерывной работы в случаи применения

накаленного катода, наличие отдельного источника питания для обеспечения накала, необходимость в разработке специальных механизмов вращения деталей относительно потока ионов, а также работа в условиях высокого вакуума, для достижения которого требуется двухступенчатая откачка с применением форвакуумных и турбомолекулярных насосов.

Впервые разработанные в настоящей диссертации способы азотирования позволят генерировать ионные потоки непосредственно вблизи обрабатываемой поверхности, сравнимые с плазмой, создаваемой специальными ионными источниками, при отсутствии выше перечисленных недостатков данных газоразрядных систем. А выполненные комплексные исследования взаимосвязи структурно-фазовых превращений с механическими свойствами сталей при воздействии таких потоков, позволят выработать научно-обоснованные критерии для практической реализации качественно новых технологических процессов ионного азотирования конструкционных и инструментальных сталей в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом и магнитным полем.

Целью работы является разработка и исследование методов ускорения процесса ионного азотирования поверхности металлов и сплавов при низких давлениях, исследование фазовых и структурных превращений при воздействии плазмы повышенной плотности и разработка новых технологических процессов азотирования в тлеющих разрядах низкого давления, что позволит повысить технологические и эксплуатационные свойства, рационально использовать стали и сплавы в изделиях новых типов машин.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:

1. Разработка и исследование способов ускорения процесса ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом и магнитным полем.

2. Исследование тепловых и диффузионных процессов азотирования в плазме тлеющего разряда при низких давлениях с полым катодом.

3. Исследование влияния ионного азотирования, высокотемпературного ионного азотирования и высокотемпературного ионного азотирования с последующей светлой закалкой в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на фазовые и структурные превращения в конструкционных и инструментальных сталях, а также на изменение микротвердости и износостойкости поверхностного слоя.

4. Исследование влияния локального ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом на фазовые и структурные превращения в конструкционных сталях, а также на изменение микротвердости и износостойкости поверхностного слоя.

5. Исследование влияние ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с магнитным полем на фазовые и структурные превращения в инструментальных сталях, а также на изменение микротвердости поверхностного слоя.

6. Разработка технологических процессов локального ионного азотирования, высокотемпературного ионного азотирования и комбинированной обработки, включающей высокотемпературное ионное азотирование и последующую светлую закалку в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом, а также ионного азотирования инструментальных сталей в тлеющем разряде низкого давления с магнитным полем.

Научная новизна. В настоящей работе впервые:

1. Показано, что плотность плазмы азота при ионном азотировании в прикатодной области можно повысить с помощью полого катода, реализуемого сетчатым экраном или наложением магнитного поля, силовые линии которого параллельны обрабатываемой поверхности. Впервые исследованы способы локального ионного азотирования, высокотемпературного ионного азотирования, в том числе совмещенного со светлой закалкой в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом, а также ионного азотирования с магнитным полем.

2. Установлено, что в условиях высокотемпературного ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом скорость роста диффузионной зоны в 3 - 5 раз выше по сравнению с ионным азотированием при

температурах ниже точки А1 в системе железо - азот в тлеющем разряде с полым катодом, вследствие роста диффузионной подвижности элементов при температурах предпревращения ферритно-цементитной смеси в аустенит.

3. Установлено, что в отличие от ионного азотирования в тлеющем разряде при температурах ниже точки А1 в системе железо - азот, при котором в сталях 30ХГСА, 38Х2МЮА и Х12 нитридная зона преимущественно состоит из е-фазы Бе2-3(К), а также нитридов легирующих элементов (СгК, Сг2К, (Бе, Сг)2-зК), карбонитридных фаз (Бе(Ме)2-3(К,С), Ее(Ме>(К,С), Сг(К,С), Сг2(К,С)) и а-фазы насыщенной азотом, при ионном высокотемпературном ионном азотировании в тлеющем разряде с полым катодом е-фаза отсутствует, а нитридная зона характеризуется большей однородностью и преимущественно состоит из у'-фазы Бе4(К), (Бе, Ме)4К, нитридов легирующих элементов, карбонитридных фаз, а также оксида (Бе, Ме)304 с кристаллической решеткой шпинели.

4. Установлено, что высокий уровень упрочнения поверхности, достигаемый в результате применения высокотемпературного ионного азотирования, в том числе, совмещенного со светлой закалкой, в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом позволяет повысить износостойкость стали 38Х2МЮА в 12 и 30 раз соответственно по сравнению с исходным состоянием и в 2,5 и 6 раз соответственно по сравнению с ионным азотированием при температурах ниже точки А1 в системе железо - азот, вследствие целенаправленного формирования заданного фазового состава и микротвердости.

5. Установлено, что в условиях локального ионного азотирования в тлеющем разряде с полым катодом при давлении 60 Па, температуре поверхности материала 550°С и длительности обработки 12 ч скорость роста диффузионной зоны в 2-2,5 раза выше по сравнению с традиционным ионным азотированием, вследствие увеличения концентрации заряженных частиц в зоне обработки. Установлено, что в результате локального ионного азотирования в тлеющем разряде с полым катодом на поверхности материала образуется две зоны с различной толщиной азотированного слоя, вследствие различия скоростей диффузионного насыщения. При этом переход между участками плавный, а максимальный размер переходной

зоны для сталей 16Х3НВФМБ-Ш и 38ХМЮА не превышает 3-х мм.

6. Установлено, что высокий уровень упрочнения поверхности, достигаемый в результате применения тлеющего разряда с полым катодом при ионном азотировании, позволяет повысить износостойкость стали 38ХМЮА в 1,6 раза по сравнению с ионным азотированием без полого катода, и в 9 раз - по сравнению с исходным состоянием, вследствие формирования в поверхностном слое материала нитридного слоя состоящего из нитридов основного металла Fe4N и нитридов хрома CrN, которые помимо значительного повышения твердости способствуют также увеличению износостойкости.

7. Установлено, что при ионном азотировании в тлеющем разряде с магнитным полем сталей Р6М5 и Х12 в смеси газов (N2 20% - Ar 75% - C2H2 5%) упрочненный слой преимущественно состоит из a-Fe, насыщенного азотом, с распределёнными нитридами и карбонитридами легирующих элементов (CrN, Cr(C,N), (Fe, W)6(C,N)), что обеспечивает повышение микротвердости и исключает формирование сплошного нитридного слоя на поверхности, толщина диффузионной зоны в 1,5 раза больше, а характер распределения микротвердости по глубине более плавный по сравнению с традиционным ионным азотированием при прочих равных условиях.

Теоретическая значимость исследования определяется тем, что в диссертации на основе метода конечных элементов разработаны модели позволяющие получить распределения температурного поля по поверхности детали при ионном азотировании в тлеющем разряде с полым катодом, расчетные кривые нагрева и охлаждения, изменения концентрации насыщающего элемента по глубине диффузионного слоя, а также расчетные картины распределения магнитного поля над поверхностью катода и радиальное распределение индукции магнитного поля в условиях ионного азотирования с магнитным полем. Результаты моделирования вносят существенный вклад в понимание физических процессов в тлеющих разрядах с полым катодом и магнитным полем, а также создают основу для разработки новых способов азотирования, позволяя проводить предварительные расчеты режимов обработки без дополнительных экспериментов.

Практическая значимость работы. Впервые разработанные способы локального ионного азотирования (Патенты №2534906 и .№2534907 от 10.12.2014), высокотемпературного ионного азотирования (Патент № 2276201 от 10.05.2006), светлой закалки (Патент № 2277592 от 10.06.2006, Патент № 2275433 от 27.04.2006) и комбинированной обработки (Патент № 2324001 от 10.05.2008) стальных изделий в тлеющем разряде с полым катодом, формируемым между деталью и экраном, также способы ионного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем (Патент №2409700 от 20.01.2011, Патент №2418095 от 10.05.2011) легли в основу разработанных технологических процессов азотирования при низких давлениях, позволяющих снизить себестоимость технологической операции азотирования за счет уменьшения энергозатрат, сокращения длительности процесса обработки, отсутствия необходимости в дорогостоящих защитных средах, простоты схемы обработки, не требующих проектирования специальных сложных приспособлений, а также сравнительно невысокой стоимости оборудования.

Зависимости температуры обрабатываемой поверхности от времени при различных значениях рабочего давления при обработке в тлеющем разряде с полым катодом, кривые охлаждения поверхности конструкционных и инструментальных сталей в потоке различных газов и в масле, зависимости фазового состава от температуры насыщения, а также кинетика роста диффузионного слоя для различных сталей могут быть использованы при назначении технологических режимов локального ионного азотирования, высокотемпературного азотирования, в том числе совмещенного со светлой закалкой, в тлеющем разряде с полым катодом.

Зависимости температуры обрабатываемой поверхности от времени при различных значениях давления рабочего газа при обработке в тлеющем разряде с магнитным полем, кривые зажигания тлеющего разряда в магнитном поле, а также зависимость фазового состава от температуры насыщения могут быть использованы при назначении технологических режимов ионного азотирования деталей и инструмента в тлеющем разряде с магнитным полем.

Разработан промышленный образец установки «ЭЛУ-5М» для проведения процессов ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом и магнитным полем в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Разработан и рекомендован к внедрению типовой технологический процесс локального ионного азотирования детали типа «шестерня» на ОАО "Уфимское моторостроительное производственное объединение".

Разработан и внедрен технологический процесс ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления деталей типа «рычаг» на ООО Научно-производственное объединение «ГЕОПРОМ», выполненные испытания показали, что износостойкость поверхности деталей повысилась в 2 - 3 раза.

Разработан и внедрен в производство технологический процесс ионного азотирования матриц холодновысадочного автомата для обрезки шести- и четырехгранников болтов, применяемых в производстве автонормалей на заводе «БелЗАН», г. Белебей, Башкортостан. Проведенные испытания показали, что стойкость штамповой оснастки повысилась в 3,5 - 4 раза.

Методология и методы исследования.

Для изучения особенности структуры, фазового состава и свойств поверхностных слоев исследуемых сталей после ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом и магнитным полем в диссертационной работе был применен комплекс методов исследований, включающий в себя оптическую металлографию, растровую электронную микроскопию, рентгеноструктурный анализ, зондовые измерения параметров тлеющего разряда с полым катодом и магнитным полем, определения микротвердости и износостойкости азотированного слоя.

Положения, выносимые на защиту:

1. Тлеющий разряд низкого давления с полым катодом и магнитным полем, позволяющий генерировать ионные потоки, сравнимые с потоками, создаваемой ионными источниками, непосредственно вблизи обрабатываемой поверхности за счет удержания в прикатодной области высокой концентрации электронов, воздействие которых приводит к активации поверхности, к радиационно-стимулированной

диффузии атомарного азота вглубь металла и к эффективному распылению высокоазотистой s-фазы на обрабатываемой поверхности.

2. Методика использования плазмы тлеющего разряда низкого давления с полым катодом и магнитным полем, позволяющая получать высокую плотность ионов на обрабатываемых поверхностях, как за счет электронов, осциллирующих в катодной полости, образованной поверхностью металла и специального экрана в виде сетки, так и за счет магнитного поля, эффективно удерживающего электроны в тороидальной области.

3. Экспериментально установленные зависимости структурно-фазового состояния поверхности конструкционных и инструментальных сталей при ионном азотировании в плазме тлеющего разряда низкого давления с полым катодом и магнитным полем от химического состава и температурно-временных параметров процесса обработки. В связи с этим, представлена возможность модифицирования поверхности с образованием в диффузионном слое различных нитридных и карбонитридных соединений основного металла и легирующих элементов типа s и у'-фаз, а также оксинитридных соединений типа - (Fe, Ме)304, различающихся средними размерами кристаллитов, объемной долей, величиной остаточной деформации и напряжений.

4. Экспериментально установленные зависимости поверхностной твердости и износостойкости от параметров процесса и структурных изменений при ионном азотирование в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом и магнитным полем. Высокие значения поверхностной твердости и износостойкости обусловлены формированием нитридного слоя состоящего как из нитридов основного металла, так и нитридов легирующих элементов, а также развитой диффузионной зоны, состоящей из a-Fe - азотистого феррита с распределенными нитридными и карбонитридными фазами.

5. Принципиально новые технологии ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления с полым катодом и магнитным полем (ионное азотирование, локальное ионное азотирование, высокотемпературное ионное азотирование и комбинированная обработка, включающая высокотемпературное ионное азотирование и последующую светлую закалку), позволяющие увеличить скорость

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Рамазанов Камиль Нуруллаевич, 2016 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Andrea Szilagyine Biro. Trends of nitriding processes // Production Processes and Systems. - 2013. - vol. 6. №1. - pp. 57-66.

2. Axinte Mihai, Nejneru Carmen, Perju Manuela Cristina, Cimpoe§u Nicanor, Hopulele Ion, Research on hollow cathode effect and edge effect avoidance in plasma nitriding treatment, Tehnomus New Technologies and Products in Machine Manufacturing Technologies, no.18, Suceava, 2011, pp. 181-184.

3. Arnell R.D., Kelly P.J. Recent advances in magnetron sputtering // Surf. and Coat. Technol., V.112, 1999, pp. 170-176.

4. Balusamy T., Sankara Narayanan T.S.N., Ravichandran K., Song Park Il, Min Ho Lee. Plasma nitriding of AISI 304 stainless steel: Role of surface mechanical attrition treatment // Materials Characterization. 08/2013; 85: pp. 38-47.

5. Brading H.J., Morton P.H, Earweaker G. Plasma-nitriding with nitrogen, hydrogen and argon gasmixtures: Structure and composition of coating // Surf. Eng. 1992. -v.8. -№3. - pp. 206-211.

6. Bradley J.W., Arnell R.D., Armour D.G. Measurement and modelling of the bulk plasma in magnetron sputtering sources // Surf. and Coat. Technol., V.97, 1997, p. 538-543.

7. Chaplin J.S. Sputtering process and apparatus // USA Patent №4.166.018, 1979.

8. Clarke G.A., Osborne N.R., Parsons R.R. Magnetic field and substrate position effects on the ion/deposition flux ratio in magnetron sputtering // J.Vac.Sci.Technol., V. 9, № 3, 1991, pp. 1166-1170.

9. Edenhofer B. Joni nitrieren von Stahlen und ahnlichen Werkstoffen zur Steigerung der Versuchleichs - Festigkeit bei der Kunststoffen vor Arbeitung. -Koln, 1973. s.8.

10.Edenhofer B. Physikalishe und metallkundliche Vorgange beim Nitriren in Plasma einer Glimmentladung // Harterei-Technishe Mitteilungen. 1974, Bd. 29, №2, S. 105-112.

11. Edenhofer B. The ion nitrating process - thermo chemical treatment of steel and cast materials //Metal and Material Technological, 1976, v.8, №8, pp.421-426.

12.Goncharenko I.M. Evolution of the structure and phase composition of hardened 4140 steel in the process of plasma nitriding // 5-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. -Tomsk, 2000. pp. 330-333.

13.Goncharenko I.M., Grigoriev S.V., Ivanov Yu.F. et al. // Proc. of 7th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. Tomsk, 2004. pp. 240-243.

14.Grim R. Industrial advances for plasma nitriding. Proceedings of International Conference of Ion Nitriding & Carburizing, 1989: Cincinnati, Ohio. pp. 160-164.

15.Grabke H.J. Die kinetic der Nitrierung Von Eisen in Abhangigkeit Von der Souerstoff activit at des Gases. "Arch Eisen - Mittenwessen", 1973, v.44, №8, S. 603-608.

16.Gudmundsson J.T., Alami J., Helmersson U. Evolution of the electron energy distribution and plasma parameters in a pulsed magnetron discharge // Appl. Phys. Lett., V. 78, 2001, p. 3427.

17.Hombeck F., Rembges W. Moderne Plasma-Technologien und Anlagen fur die Warmebehandlung von Bauteilen: TPT-Symposium, 11-12 Okt. 1985. Moskau. 1985. Report 23, 14 s.

18.Ivanov I., Kazansky P., Hultman L., et al. Influence of an external axial magnetic field on the plasma characteristics and deposition conditions during direct current planar magnetron sputtering // J.Vac.Sci.Technol.A, V.12, 1994, pp. 314-320.

19.Janosi, S.; Kolozsvary, Z.; Kis, A. Controlled Hollow Cathode Effect New Possibilities for Heating Low-Pressure Furnaces//Metal science and heat treatment №46, 2004, pp. 310-316

20.Keller K. lonitrieren von Schnecken aus rost und ahnlichen Werkstoffen fur Extruder und Spitzgiessma -schienen // Plastverarbeiter, 1971, s.311.

21.Keller K. Jonnitriren steuerbare Oberflachenver festigung durch Jonnitriren // Technishe Rundshau. 1971, Bd. 63, №37, S. 33-39.

22.Keller K. Schcichtaufbau glimmnitrierten Eisenwerkstoffe // Harterei Technische Mitteilung. 1971, Bd. 26, №2, S. 120-128.

23.Kolbel J. Die Nitridschitbildung beider Glimmnitrierung // Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westfalen. 1965, № 1555, S. 1-19

24.Koval N.N. Elion nitriding of steels // 5-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. -Tomsk, 2000. pp. 327-329.

25.Kwon S.C., Lee G.H., Yoo M.C. A comparative study between pulsed and D.C. ion nitriding behavior in specimens with blind holes. Proceedings of International Conference of Ion Nitriding, 1986: Cleveland, Ohio. pp. 301-305.

26.Lieberman M.A., Lichtenberg A.J. Principles of plasma discharges and materials processing // New York: Wiley, 1994, p. 373.

27.Musil J., Kadlec S., Münz W.D. Unbalanced magnetrons and new sputtering system with enhanced plasma ionization / J.Vac.Sci.Technol., V.9, №3, 1991, pp. 1171-1177.

28.Petrov I., Abibi F., Greene J.E., et al. Use of an externally applied axial magnetic field to control ion/neutral flux ratios incident at the substrate during magnetron sputter deposition // J.Vac.Sci.Technol., V.10, 1992, pp. 3283-3287.

29.Pickova I., Marek A., Tichy M. et al. Measurements with the emissive probe in the cylindrical magnetron // Czech.J.Phys., V.56, 2006, pp. 1002-1008.

30.Remges W., Luhr J. Plasma (Ion) nitriding and plasma (Ion) nitrocarburizing units, application and experiences. Proceedings of an International Conference of Ion Nitriding & Carburizing, 1989: Cincinnati, Ohio. pp. 420-426.

31.Rossnagel S.M., Kaufman H.R. Langmuir probe characterization of magnetron operation // J.Vac.Sci.Technol., V. 4, № 3, 1986, pp. 1822-1825.

32.Shen L., Wang L., Wang Y., and Wang C., Plasma Nitriding of AISI 304 Austenitic Stainless Steel with Pre-shot Peening, Surf. Coat. Technol., 2010, 204, pp. 3222-3227.

33.Spatenka P., Vlcek J., Blazek J. Langmuir probe measurements of plasma parameters in a planar magnetron with additional plasma confinement // Vacuum, V. 55, № 2, 1999, pp. 165-170.

34.Spies H.J., Vogt F. Gasoxinitrieren hochlegierter Stable // HTM. 1997. № 52. S. 342 - 349.

35.Sproul W.D., Christie D.J., Carter D.C. Control of reactive sputtering processes // Thin Solid Films, V. 491, 2005, pp. 1-17.

36.Sun Y., Bell T., Kohosvary Z. The response of austenitic stainless Steels to low temperature plasma nitriding // Flis. J. Heat Treat. Metals. - 1999. -V.26. -№l. pp. 9-16.

37.Vafin R.K., Ramazanov K.N. Surface Modification of Tool Steel during Ion Nitriding in Magnetic Field // 10th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows: Proceedings. Tomsk: Publishing House of the IOA SB RAS, 2010. pp. 458-461.

38.Vanes S.E. The nitrotec surface treatment process // Met. and Mat. 1984. Vol. l No. 4. pp. 238-243.

39.Wahl G. Anwendung der sabstad - Nitrocorbueierung bei kombinierter Verschiess -und Korrosion // Z. Wirtch. Fert. 1982. Bd.77. №10. S.501-507.

40.Wasa K., Hayakawa S. // Jpn. Patent № 642.012, 1967.

41.Window B., Harding G. L. Ion-assisting magnetron sources: Principles and uses // J. Vac. Sci. Technol., V. 8, № 3, 1990, pp. 1277-1282.

42.Xi Y., Liu D., and Dong H., Improvement of Corrosion and Wear Resistances of AISI 420 Martensitic Stainless Steel Using Plasma Nitriding at Low Temperature, Surf. Coat. Technol., 2008, 202, pp. 2577-2583

43.Yeom G.Y., Thornton J.A., Penfold A.S. Magnetic field design for cylindrical-post magnetron discharge sources // J.Vac.Sci.Technol., V.6, №6, 1988, pp. 3156-3158p.

44.Zhang X.B., Xiao J.Q., Pei Z.L. et. al. Influence of the external solenoid coil arrangement and excitation mode of plasma characteristics and utilization in a dc-planar magnetron sputtering system // J.Vac.Sci.Technol., V.25, 2007, pp. 209-214.

45.Zhang Z.L., Bell Т. Structure and corrosion resistance of plasma nitrated stainless steel // Surface engineering. -1985.- v.l. -№2. - pp. 131-136.

46.Агзамов, Р.Д. Повышение производительности и качества поверхностного слоя детлаей путем дополнительной ионизации газа при ионно-плазменной обработке : дис. .канд. техн. наук. : 05.02.08 / Агзамов Рашид Денисламович. -Уфа, 2004. - 135 с.

47.Агзамов, Р.Д., Будилов, В.В. Ионное азотирование в тлеющем разряде с эффектом полого катода. / Р.Д. Агзамов // ОТТОМ-4: сб. докладов Международная конференция. - Харьков, 2003. - С. 262-265.

48. Александров, В.А., Богданов, К.В. Азотирование инструмента из высокохромистых и быстрорежущих сталей / В.А. Александров // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2005. - № 5. - С. 14-20.

49.Андреев, А.А., Кунченко, В.В., Саблев, Л.П., Шулаев, В.М. Дуплексная обработка инструментальных сталей в вакууме / А.А Александров // ОТТОМ-2: сб. докладов/ Международная конференция. Харьков. - 2001. - С. 48-56.

50.Андрияхин, В.М., Васильев, В.А., Седунов, В.К., Чеканова, Н.Т. Влияние схемы упрочнения гильз цилиндров лазерным излучением на износостойкость / В.М. Андрияхин // МиТОМ. - 1982. - №9. - С.41-43.

51. Арзамасов, Б.Н. Семенов, А.П., Кацура, А.А., Горбов, А.Л., Костюков, В.В. Повышение износостойкости штампового инструмента ионным азотированием / Б.Н. Армзамасов // Трение и износ. - 1986. - №4. - С. 711-713.

52.Арзамасов, Б.Н. Химико-термическая обработка металлов в активизированных газовых средах / Б.Н. Арзамасов. - Москва: Машиностроение, 1979. - 224 с.

53.Арзамасов, Б.Н. Химико-термическая обработка сплавов в активизированных газовых средах / Б.Н. Арзамасов // Вестник машиностроения. - 1986. - №9. - С. 49-53.

54.Арзамасов, Б.Н. Ионная химико-термическая обработка сплавов / А.Г. Братухин, Ю.С. Елисеев, Т.А. Панайоти. - Москва: изд-во МВТУ им Баумана, 1999. - 400 с.

55.Арзамасов, Б.Н., Ионное азотирование сплавов / Б.Н. Арзамасов, А.В. Виноградов, А.В. Велищанский // Новые сплавы и методы упрочнения деталей машин. - М.: МВТУ, 1981. - С. 105-117.

56.Арзамасов, Б.Н., Панайоти, Т.А. Перспективы и возможности ионного азотирования сплавов / Б.Н. Арзамасов // Собрание металловедов России: тезисы докладов. - Рязань: МГЦНТИ, 1996. - С. 5-9.

57. Арзамасов, Б. Н., Михайлов, И. А. Исследование некоторых процессов ионного азотирования / Б.Н. Арзамасов // Передовой научно-технический опыт. - 1967. -№ 18-67-1319/113. М.: ГОСИНТИ, - С. 13.

58. Артемьев В.П., Шатинский В.Ф. Ускорение диффузии в металлах // 3- Собрание металловедов России: тезисы докладов Рязань: МГЦНТИ, 1996. - 27 - 28.

59.Артингер. И. Инструментальные стали и их химико-термическая обработка: справочник / И. Артингер - М.:, 1982. - 312 с.

60.Арцимович, Л.А. Элементарная физика плазмы / Л.А. Арцимович //- М.: Атомиздат, 1969. - 191с.

61.Асташкевич, Б.М., Воинов, С.С., Шур, Е.А. Лазерное упрочнение втулок цилиндров тепловозных двигателей / Б.М. Асташкевич // МиТОМ. - 1985. - №4. - С. 12-15.

62.Ахмадеев, Ю.Х., Гончаренко, И.М., Иванов, Ю.Ф. и др. Азотирование технически чистого титана в тлеющем разряде с полым катодом / Ю.Х. Ахмадеев // Письма в ЖТФ. - 2005. - Т. 31. Вып. 13. - С. 24-30.

63.Ахмадеев, Ю.Х., Иванов, Ю.Ф., Коваль, Н.Н. и др. Азотирование титана ВТ1-0 в несамостоятельном тлеющем разряде низкого давления в различных газовых средах / Ю.Х. Ахмадеев // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2008. - №2. - С.108-112.

64.Ахмадеев, Ю.Х., Гончаренко, И.М., Иванов, Ю.Ф. и др. / Ю.Х. Ахмадеев // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. -2006. - №8. - С. 63-69.

65.Бабад-Захряпин, А.А. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде / А.А. Бабад-Захряпин, Г.Д. Кузнецов. - М.: Атомиздат, 1975. - 175 с.

66.Бабад-Захряпин, А.А. Радиационно-стимулируемая химико-термическая обработка / А.А. Бабадан-Захряпин, Г.Д. Кузнецов. - М.: Энергоиздат, 1982. - 182 с.

67.Банных, О.А. и др. Развитие азотирования в России. Третий период Низкотемпературное азотирование (НХТО) / О.А. Банных // Металловедение и термическая обработка. - 2000. - Вып. 5. - С. 18-25.

68.Банных, О.А. Развитие азотирования в России / О.А Банных и д.р. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. - 67 с.

69.Белл, Т. Первая Лекция Лахтинских мемориальных чтений / Т. Белл // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1999. - №7. - С. 6-16.

70.Белоцкий, А.В., Пермяков, В.Г., Самсанюк, И.М. Некоторые особенности строения нитрида железа / А.В. Белоцкий // Металлофизика. - 1971. - вып. 38. - С. 73-75.

71.Бишутин, С.Г. Износостойкость деталей машин и механизмов: учебное пособие / С.Г. Бишутин, А.О. Горленко, В.П. Матлахов; под ред. С.Г. Бишутина. - Брянск: БГТУ, 2010. - 112 с.

72.Бледнева, Ж.М., Чаевский, М.И., Сафронов, А.В., Кавалев В.Ю. Способ локального азотирования металлической детали в плазме тлеющего разряда / Патент на изобретение №2402632, МПК - С23С8/36 от 27.10.2010.

73.Бокштейн, Б.С. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах / Б С. Бокштейн, С.З. Бокштейн, А.А. Жуховицкий. - М.: Металлургия, 1974. - 280 с.

74.Болховитинов, Н.Ф. Атлас макро- и микроструктур металлов и сплавов / Н.Ф. Болховитинов, Е.Н. Болховитинова. - М.: Машгиз., 1959. - 88 с.

75.Бородин, В.С., Коган, Ю.М. Исследование разряда в полом катоде / В.С. Бородин // ЖТФ. - 1966. -Т XXXVI. - Вып. 1. - С.181-185.

76.Бородин, В.С., Коган, Ю.М., Лягущенко, Р.Н. Исследование разряда в полом катоде -2. / В.С. Бородин // ЖТФ. - 1966. -Т XXXVI. - Вып. 7. - С. 1198-1201.

77.Бронштейн, И.М. Вторичная электронная эмиссия / И.М. Бронштейн, Б.С. Фрайман. - М.: Наука, 1969. - 391 с.

78.Будилов, В. В., Киреев, Р. М., Рамазанов, К. Н., Вафин, Р. К. Способ азотирования в плазме тлеющего разряда. Патент на изобретение № 2409700, МПК - 8 С23С8/36,С2Ш9/30 от 30.06.2009, 3с.

79.Будилов В. В., Киреев Р. М., Рамазанов К. Н., Вафин Р. К. Способ вакуумного ионно-плазменного азотирования изделий из стали. Патент на изобретение №2418095, МПК - 8 С23С8/36,С2Ш9/30 от 29.06.2009, 3с.

80.Будилов, В.В. Обеспечение эксплуатационных свойств деталей ГТД вакуумными ионно-плазменными методами обработки с учетом технологической наследственности: дис. ... д-ра техн. наук: 05.07.05 / Будилов Владимир Васильевич. -Уфа, 1994. - 372 с.

81.Будилов, В.В., Агзамов, Р.Д., Рамазанов, К.Н. Способ азотирования изделий в тлеющем разряде с эффектом полого катода. Патент на изобретение № 2276201, МПК 7, С23С8/36, С23С8/80 от 09.11.2004, 3 с.

82.Будилов, В.В., Агзамов, Р.Д., Рамазанов, К.Н. Способ поверхностного упрочнения деталей. Патент на изобретение № 2275433, МПК 7, C21D1/09, C21D1/38 от 16.11.2004, 3 с.

83.Будилов, В.В., Агзамов Р.Д., Рамазанов, К.Н. Способ светлой закалки изделий в тлеющем разряде с эффектом полого катода. Патент на изобретение № 2277592, МПК 7, C21D1/06 от 12.07.2004, 3 с.

84.Будилов, В.В., Агзамов, Р.Д., Рамазанов, К.Н. Технология ионного азотирования в тлеющем разряде с полым катодом / В.В. Будилов // МиТОМ. - 2007. - №27. С. 25-29.

85.Будилов В.В., Коваль Н.Н., Киреев Р.М., Рамазанов К.Н. Интегрированные методы обработки конструкционных и инструментальных материалов с использованием тлеющих и вакуумно-дуговых разрядов - М.: Машиностроение, 2013, 320 с

86.Будилов, В.В., Рамазанов, К.Н., Вафин, Р.К. Азотирование быстрорежущей стали Р6М5 в тлеющем разряде с наложением магнитного поля / В.В. Будилов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2010. - №5. С. 39-42.

87.Будилов, В.В., Рамазанов, К.Н., Вафин, Р.К. Влияние скрещенных электрических и магнитных полей на ионное азотирование в тлеющем разряде / В.В. Будилов // Физика и химия обработки материалов. Москва. - 2011. - №6. - С. 10-16.

88.Будилов, В.В., Рамазанов, К.Н., Вафин, Р.К. Ионное азотирование инструментальных сталей с наложением магнитного поля / В.В. Будилов // МиТОМ. Москва. - 2011. - №7. - С. 40-42.

89.Будилов, В.В., Рамазанов, К.Н., Хусаинов, Ю.Г., Золотов, И.В. Перспективы использования эффекта полого катода при локальном азотировании деталей из стали 16Х3НВФМБ-Ш / В.В. Будилов // Вестник УГАТУ. - 2014. - Т.18. №1. - С. 32-36.

90.Будилов, В.В., Рамазанов, К.Н., Хусаинов, Ю.Г. Локальное ионное азотирование с эффектом полого катода конструкционых сталей 16Х3НВФМБ-Ш и 38ХМЮА / В.В. Будилов // «Вакуумная наука и техника» материалы XXI научно-теоретической конференции под ред. Д.В. Быкова. -М.: МИЭМ НИУ ВШЭ. -2014. - С. 140-144.

91.Будилов, В.В., Шехтман, С.Р., Киреев, Р.М. Использование разряда с полом катодом для обработки поверхности конструкционных материалов / В.В. Будилов // Физика и химия обработки материалов. - 2001. - №2. - С. 31-35.

92.Будовицин, В.А., Репин, М.Ф. Повышение эффективности извлечения заряженных частиц из плазменного источника на основе отражательного разряда с полым катодом / В.А. Будовщин // Электронная обработка материалов. - 1990.

- №4. - С. 44-47.

93.Быковский, Ю.А. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов / В.Н. Неволин, В.Ю. Фоминский. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 237 с.

94.Быстрик, В.А., Каталов, Р.В., Прозоров, А.Г., Черников, Ю.П., Подшивалов, А.В., Быстрик, Е.А., Бычков, Н.А. Способ азотирования внутренней поверхности труб и устройство для его осуществления. Патент на изобретение №93005936, МПК - С23С8/36 от 10.05.1995, 3 с.

95.Быстрик, В.А., Каталов, Р.В., Прозоров, А.Г., Черников, Ю.П., Подшивалов, А.В., Быстрик, Е.А., Бычков, Н.А. Устройство для обработки внутренней поверхности трубы. Патент на изобретение №2102524, МПК - С23С8/36 от 20.01.1998, 3 с.

96.Быстрик, В.А., Каталов, Р.В., Подшивалов, А.В., Прозоров, А.Г., Бычков, Н.А. Установка для азотирования внутренней поверхности цилиндров. Патент на изобретение №2094524, МПК - С23С8/36 от 27.10.1997, 4 с.

97.Варданян, Э.Л., Киреев, Р.М., Рамазанов, К.Н., Вафин, Р.К., Ягафаров, И.И., Валиев, Р.Ш. Упрочнение штамповой оснастки комбинированной обработкой в вакууме / Э.Л. Варданян // Кузнечно-штамповое производство. Москва. - 2011.

- №1. - С. 28-32.

98.Васильева, Г.Г., Крейндель, Ю.Е. Эффект полого катода в разряде типа пеннинга низкого давления / Г.Г. Васильева // ЖТФ. - 1969. - Т. XXXIX. Вып. 2. - С. 298-301.

99.Велихов, Е.П. Физические явления в газоразрядной плазме / А.С. Рахимов, А.С. Ковалев. - М.: Атомиздат, 1987. - 312 с.

100.Вершинин, Д.С., Колобов, Ю.Р., Черников, С.В., Стогней, О.В., Трегубов, И.М. Влияние азотирования при пониженных температурах на трибологические и

магнитные свойства аустенитной нержавеющей стали / Д.С. Вершинин // Перспективные материалы. - 2012. - С. 70-76.

101.Воронин Н.А. Вакуумные ионно-плазменные технологии упрочнения поверхностей деталей машин / Н.А. Воронин, А.П. Семёнов // Сборник статей: Методы и средства упрочнения поверхностей деталей концентрированными потоками энергий. - М: Наука, 1991. - 402 с.

102.Вудраф, Д. Современные методы исследования поверхности / Д. Вудраф, Т. Делчар. - М.: Мир, 1989. - 564 с.

103.Габович М.Д. Физика и техника плазменных источников ионов / М.Д. Габович. - М.: Атомиздат, 1972. - 356 с.

104.Газизова, М.Ю. Исследование закономерностей и механизмов формирования тонких модифицированных слоев в сталях при ионно-плазменном азотировании : дис. ... канд. техн. наук : 01.04.07 / Газизова Марина Юрьевна. - Белгород, 2014. - 142 с.

105.Галицкий, В. М. Теория столкновений атомных частиц / В. М. Галицкий, Е. Е. Никитин, Б.М. Смирнов. - М.: Наука,1981. - 254 с.

106.Геллер Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия, 1983. - 527 с.

107.Герасимов С.А. Прогрессивные методы азотирования / С.А. Герасимов. - М.: Машиностроение, 1985. - 32 с.

108.Герасимов, С.А., Жихарев, А.В., Березина, Е.В. и др. Новые идеи о механизме образования структуры азотированных сталей / С.А. Герасимов // МиТОМ. -2004. - №1. - С. 13-17.

109.Герасимов, С.А. Структура и износостойкость азотированных сталей : учебное пособие / С.А. Герасимов. - М: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 48 с.

110.Герасимов, Структура и износостойкость азотированных конструкционных сталей и сплавов / Л.И Куксенова, В.Г. Лаптева. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. - 518 с.

111.Голант В.Е. Основы физики плазмы / В.Е. Голант, А.П. Жилинский, И.Е. Сахаров. - М.: Атомиздат,1977. - 384 с.

112.Голубев В.С. Тлеющий разряд повышенного давления / В.С. Голубев, С.В. Пашкин. - М.: Наука, 1990. - 380 с.

113.Гончаренко И.М. Комплексное модифицирование сталей и покрытий TiN в плазме дуговых разрядов низкого давления : дис. ... канд. техн. наук. : 05.27.02 / Гончаренко Игорь Михайлович. - Томск, 2004. - 168 с.

114.Гончаренко, И.М., Ахмадеев, Ю.Х., Иванов, Ю.Ф. и др. Азотирование технически чистого титана в тлеющем разряде с полым катодом / И.М. Гончаренко // Физика плазмы. - 2008. - Т: 31, № 10.

115.Горбунов, В.А. Моделирование теплообмена в конечно-элементном пакете FEMLAB: учебное пособие / В.А. Горбунов. - Иваново: ГОУВПО ИГЭУ им. В.И. Ленина, 2008. - 216 с.

116.Грановский, В.Л. Электрический ток в газах. Установившийся ток / В.Л. Грановский. - М.: Наука, 1971. - 544 с.

117.Грачев, В.В., Сарычев, В.Д., Петров, В.И. и др. Формирование градиентной структуры при дифференцированной закалке рельсовой стали / В.В. Грачев // МиТОМ. - 2001. - №11 - С. 38-39

118.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

119.Гуляев, А.П. Свойства и термическая обработка быстрорежущей стали / А.П. Гуляев. - М.: ГНТИ, 1939. - 159 с.

120.Гурьев, А.В., Тескер, Е.И., Столярчук, А.С., Митин, В.Я. Исследование износостойкости упрочненного лазером игольчатого подшипника планетарного механизма трактора / А.В. Гурьев // Износ в машинах и методы защиты от него. Тез. докл. всесоюзн. конф. Москва. - 1985. - С. 10-11.

121. Гусева, М.И. и др. Глубокое азотирование мартенситной стали и титанового сплава при имплантационно-плазменной обработке / М.И. Гусева // Металлы. -2000. - №2. - С. 106-111.

122.Данилин, Б.С., Киреев, В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов / Б.С. Данилин, В.Ю. Киреев. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 264 с.

123.Саблев, Л.П., Ступак, Р.И., Шелохаев, В.И. Двухступенчатый вакуумно-дуговой разряд и перспективы его использования в вакуумно-плазменной

технологии / Л.П. Саблев // Тезисы докладов 4-й научно-технической конференции «Вакуумные покрытия-87», Рига. - 1987. - С. 182-189.

124.Диденко А.Н. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов / А.Н. Диденко, А.Е. Лигачев, И.Б. Куракин. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 184 с.

125.Дроздов, Ю.Н., Тескер, Е.И., Гурьев, В.А. Модификация и упрочнение поверхностей трения лазерной обработкой / Ю.Н. Дроздов // Вестник машиностроения. - 1988. - №6. - С. 3-5

126.Евдокимов, В.Д. Технология упрочнения машиностроительных материалов: учебное пособие-справочник / В.Д Евдокимов; под редакцией д.т.н., проф. В.Д. Евдокимова. - Одесса: Изд-во НГГУ им. Петра Могилы, 2005. - 352 с.

127.Елецкий, А.В. Явления переноса в слабо-ионизированной плазме / А.В. Елецкий, Л.А. Палкин, Б.М. Смирнов. - М.: Атомиздат, 1975. - 336 с.

128.Ершов, А.П. Метод электрических зондов Ленгмюра. Описание задачи спецпрактикума / А.П. Ершов. - М.: Физический факультет МГУ, 2007. - 26 с.

129.Зайт, В. Диффузия в металлах. Процессы обмена мест / В. Зайт; под ред. Б.И. Болтакса. - М.: Иностранная литература, 1958. - 381 с.

130.3емсков, Г.В., Домбровская, Е.В., Яркина, В.Т., Гущин, Л.К., Парфенов, А.К. Интенсификация азотирования ультразвуком / Г.В. Земсков // МиТОМ. - 1964, -№1 - С. 52.

131.3инченко, В.М. Инженерия поверхности зубчатых колес методами химико-термической обработки / В.М. Зинченко. - М: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 303 с.

132.3инченко, В.М. Новый метод низкотемпературной химико-термической обработки / В.М. Зинченко // Собрание металловедов России: тезисы докладов, Рязань: МГЦНТИ. - 1996. - С. 20-23.

133.Иванов, Г.П., Картонова, Л.В., Худошин, А.А. Повышение износостойкости деталей созданием регулярной гетерогенной макроструктуры / Г.П. Картонова // Строительные и дорожные машины. - 1997. - №1. - С.33-34.

134.Иванов, Г.П., Уткин, А.В. Способ цементации стальных деталей. Патент на изобретение №1661244, МПК - С23С8/04 от 07.07.1991, 2 с.

135.Исаченко, В.П. и др. Теплопередача : учебник для вузов / В.П. Исаченко. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1975. - 488 с.

136.Источники заряженных частиц с плазменным эмиттером. Под ред. П.М. Щанина - Екатеринбург: УИФ Наука, 1993. - 144 с.

137.Каган, Ю.М., Перель, В.И. Зондовые методы исследования плазмы / Ю.М. Каган // Успехи физических наук. - 1963. - Т.81. №3. - С. 411-450.

138.Каплун, В.Г. Особенности формирования диффузионного слоя при ионном азотировании в безводородных средах / В.Г. Каплун // Физическая инженерия поверхности - 2. - 2003. - Т.1. - С. 141-146.

139.Каплун, В.Г. Научные основы технологии упрочнения деталей машин и инструмента ионным азотированием в безводородных средах : дис. док-ра. техн. наук, 1991. - 398 с.

140.Кардонина, Н.И., Юровских, А.С., Колпаков, А.С. Превращения в системе Fе-N / Н.И. Кардонина // МиТОМ. - 2010. - №10. - С. 5-15.

141. Качанов, Н.Н. Рентгеноструктурный анализ / Н.Н. Качанов, Л.И. Миркин. -М.: Машгиз, 1960. - 215 с.

142.Кибальникова, О.В., Махайлова, А.М., Баскаков, А.В. Влияние магнитного поля на азотирование сталей системы Бе-М-Сг / О.В. Кибальникова // Физика и химия обработки материалов. - 2002. - №3. - С. 86-89.

143.Кидин, И.Н., Лизунов, В.И., Белявская, В.М. Возможность получения естественных композиций на основе ферритно-цементитных структур / И.Н. Кидин // МиТОМ. - 1974. - №4 - с. 25.

144.Киричек, А.В. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием / А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев, А.Г. Лазуткин. - М.: Машиностроение, 2004. - 288 с.

145.Киричек, А.В., Соловьев, Д.Л., Баринов, С.В., Силантьев, С.А. Повышение контактной выносливости деталей машин гетерогенным деформационным упрочнением статико-импульсной обработкой // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. - №7. - с. 9-15.

146.Кириченко, В.Н., Ткаченко, В.М., Тютюнник, В.Б. Влияние геометрических размеров, материала катода и рода газа на область оптимальных давлений тлеющего разряда с цилиндрическим полым катодом / В. Н. Кириченко // ЖТФ.

- 1976. - Т. 46. Вып. 9. - С. 1857-1867.

147.Клярфельд, Б.Н., Москалев, Б.И. Роль фотоэффекта в эмиссии электронов из катода тлеющего разряда в Кг и Xe / Б.Н. Клярфельд // ЖТФ. - 1969. - Т. XXXIX. Вып. 6. - С. 1066-1069.

148.Коваль, Н.Н. Источники низкотемпературной плазмы и электронных пучков на основе дуговых разрядов низкого давления с полым анодом / диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук. Томск, 2000. - 74 с.

149.Коваль, Н.Н., Щанин, П.М. Генерация газоразрядной низкотемпературной плазмы в больших вакуумных объемах и ее применения / Н.Н. Коваль // Материалы II Международного Крейнделевского семинара «Плазменная эмиссионная электроника». Улан-Удэ. - 2006. - С. 16-25.

150.Коган, Я.Д. Перспективы регулируемых процессов газового азотирования / Я.Д. Коган // Азотирование в машиностроении: сб. науч. тр. МАДИ. - 1979. -вып.174. - С. 14-26.

151.Коган, Я.Д. Константы взаимодействия металлов с газами / Б.А. Колачев, Ю.В. Левинский и др.; справ. изд. - М.: Металлургия, 1987. - 368 с.

152.Козлов, О.В. Электрический зонд в плазме / О.В. Козлов. - М.: Атомиздат, 1969. - 283 с.

153.Корнилов, С.Ю., Осипов, И.В., Pay, А.Г., Ремпе, Н.Г. Оборудование для электронно-лучевых технологических процессов / С.Ю. Корнилов. // ПРИБОРЫ.

- 2007. - № 6. - с. 8-12.

154.Коротченко, В., Белл, Т. Применение ионного азотирования в обрабатывающей промышленности Великобритании / В. Коротченко. - Перевод № Б-14287 - М.: 1979. - 29 с.

155.Кочарян, К.В. Строение и фазовый состав электролитических осталенных покрытий после химико-термической обработки / К.В. Кочарян // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2012. - Т.78, №3. - С. 47-49.

156.Крейндель, Ю.Е., Лемешев, Н.М., Слосман, А.И. Эффект полого катода при азотировании в тлеющем разряде / Ю.Е. Крейндель // Электронная обработка материалов. - 1990. - вып. 6. - С. 38-47.

157.Крейндель, Ю.Е., Никулин, С.П. Тлеющий разряд с полым катодом в режиме частичного заполнения полости плазмой / Ю.Е. Крейндель // ЖТФ. - 1992. - Т 62. Вып. 4. - С. 89-93.

158.Крейндель, Ю.Е., Осипов, И.В., Ремпе, Н.Г. Параметры плазмы в отрицательном разряде с полым катодом / Ю.Е. Крейндель // ЖТФ.-1992. -Т 62. Вып. 10. - С. 165-169.

159.Крейндель, Ю.Е., Пономарева, Л.П., Пономарев, В.П., Слосман, А.И. Об азотировании анода в тлеющем разряде / Ю.Е. Крейндель // Электронная обработка материалов. - 1984. - №4. - С. 32-34.

160. Кузьмичев, А.И. Магнетронные распылительные системы. Кн. 1. Введение в физику и технику магнетронного распыления / А.И. Кузьмичев. - Киев: Аверс, 2008. - 244 с.

161.Куляпин, В.М., Старцева, О.А. Взаимосвязанные процессы в электрическом разряде / В.М. Куляпин. - Уфа: УАИ, 1989. - 51 с.

162.Кучеренко, Е.Т. Справочник по физическим основам вакуумной техники / Е.Т. Кучеренко. - Киев: Высшая школа, 1981. - 358 с.

163.Лахтин Ю.М. Высокотемпературное азотирование / Ю.М. Лахтин // МиТОМ. -1991. - №2. - С. 25-29.

164. Лахтин, Ю.М. Диффузионные основы процесса азотирования / Ю.М. Лахтин // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1995. - №7. - С. 14-17.

165.Лахтин, Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов: учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия,1983. - 360 с.

166. Лахтин, Ю.М. Низкотемпературные процессы химико-термической обработки состояние и перспективы развития / Ю.М. Лахтин //Азотирование в машиностроении: сб. науч. тр. вып. 174 - М.: МАДИ, 1979. - С. 4-14.

167.Лахтин, Ю.М. Перспективы развития процесса азотирования / Ю.М. Лахтин // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1980. - №7. - с 39-45.

168. Лахтин, Ю.М. Современное состояние процесса азотирования / Ю.М. Лахтин // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1993. - №7. - с 17-21.

169.Лахтин, Ю.М. Химико-термическая обработка металлов / Ю.М. Лахтин, Б.Н. Арзамасов. - М.: Металлургия, 1985. - 256 с.

170. Лахтин, Ю.М. Газовое азотирование деталей машин и инструмента / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган, Я.Д - М.: Машиностроение, 1982. - 60 с.

171. Лахтин, Ю.М., Коган, Я.Д. Регулируемые процессы азотирования / Ю.М. Лахтин // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1978. - №8. - С. 12-15.

172.Лахтин, Ю.М., Коган, Я.Д. Структура и прочность азотированных сплавов / Сер. под общ. ред. М. Л. Бернштейна, И. И. Новикова. - М.: Металлургия, 1982. - 175 с.

173.Лахтин, Ю.М., Коган, Я.Д., Шапошников, В. Н. Исследование процесса азотирования стали в тлеющем разряде / Ю.М. Лахтин // Электронная обработка материалов. - 1976. - № 5. - С. 15-18.

174. Лахтин, Ю.М., Коган, Я.Д., Шапошников, В.Н. Оптимизация газодинамических и энергетических параметров ионного азотирования / Ю.М. Лахтин // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1976. - №6. - С. 2-6.

175.Лахтин, Ю.М. Теория и технология азотирования / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган, Г-Й Шпис, З. Бемер. - М.: Металлургия, 1991. - 320 с.

176.Лахтин, Ю.М. Азотирование стали / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган. - М.: Машиностроение, 1976. -256 с.

177. Лахтин Ю.М., Крымский Ю.Н. Физические процессы при ионном азотировании / Ю.М. Лахтин // Защитные покрытия на металлах. - 1968. - в. 2, С. 225-229.

178. Лахтин, Ю.М., Неустроев, Г.Н., Сологубова, Н.И., Фролова, Л.П. Нитроцементация при 700 °С с последующей закалкой поверхностного слоя / Ю.М. Лахтин // МиТОМ. - 1987. - №5. - С. 32-36.

179.Лахтин, Ю.М., Фетисова, И.П. Высокотемпературное азотирование сталей аустенитного и ферритно-мартенситного класса / Ю.М. Лахтин //

Металловедение и термическая обработка. - М.: Машиностроение, 1971. - Вып. 7. - С. 104-110.

180. Лахтин, Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин. - М.: Машиностроение, 1993. - 448 с.

181. Лопатин, И.В. Генерация объемной плазмы в разрядах низкого давления с полым катодом для азотирования поверхности металлов : дис. ... канд. техн. наук : 05.27.02 / Лопатин Илья Викторович.- Томск, 2013. - 159 с.

182.Лохте-Xольтгревен, В. Методы исследования плазмы. Спектроскопия, лазеры, зонды / В. Лохте-Xольтгревен. - М.: Мир, 1971. - 552 с.

183.Малинов, Л.С., Ресурсосберегающие экономнолегированные сплавы и упрочняющие технологии, обеспечивающие эффект самозакалки / Л.С. Малинов, В.Л. Малинов. - Мариуполь: ПГТУ, 2009. - 265 с.

184.Малинов, Л.С., Экономнолегированные сплавы с мартенситными превращениями и упрочняющие технологии / Л.С. Малинов, В.Л. Малинов. -Xарьков: XФТИ, 2007. - 346 с.

185.Малинов, Л.С., Xарланова, Е.Я., Туманова, М.В. и др. Дифференцированная обработка для получения естественно-армированных поверхностных слоев на марганцовистых сталях / Л.С. Малинов // МиТОМ. - 1991. - №3. - с. 8-10.

186.Месяц, Г.А., Проскуровский, Д.И. Импульсный электрический разряд в вакууме / Г.А. Месяц, Д.И. Проскуровский. - Новосибирск: Наука, 1984. - 256 с.

187.Минкевич, А.Н. Xимико-термическая обработка металлов и сплавов / А.Н. Минкевич. - М.: Машиностроение, 1965. - 331 с.

188.Мирдель, Е. Электрофизика / Е. Мирдель, пер. с нем. под ред. В.И. Раховского. - М.: Мир, 1972, с. 191.

189.Михайлов, И. А. Исследование канальных лучей в тлеющем разряде при азотировании / И.А. Михайлов // Защитные покрытия на металлах. - 1967. - Вып. 1. - С. 81-86.

190.Михайлов, И. А. Ионный соотношения при разрядном азотировании / И.А. Михайлов // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1965. - №10. - С. 50-51.

191.Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / под. ред. Паута Дж.М. - М.: Машиностроение, 1987. - 424 с.

192.Москалев, Б.И. Разряд с полым катодом / Б.И. Москалев. - М.: Энергоатомиздат, 1969. - 180 с.

193.Москалев, В.А., Измерение параметров пучков заряженных частиц / В.А. Москалев, Г.И. Сергеев. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 237 с.

194.Мухин, В.С. Технологические аспекты прочности деталей ГТД. Оптимизация процессов обработки конструкционных материалов / В.С. Мухин. - Уфа: УАИ, 1990. - 75 с.

195.Мухин, В.С., Модификация поверхности деталей ГТД по условиям эксплуатации / В.С. Мухин, А.М. Смыслов, С.М. Боровский. - М.: Машиностроение, 1995. - 190 с.

196.Мухин, В.С., Износ инструмента и долговечность из авиационных материалов / В.С. Мухин, Л.Ш. Шустер. - Уфа: УАИ, 1987 - 215 с.

197.Нечаев, Л.М., Фомичева, Н.Б., Иванькин, И.С. Фомичева, Е.В. Исследования структуры и свойств никотрированных покрытий / Л.М. Нечаев // Успехи современного естествознания. - 2007. - №4. - С. 92-92.

198.Никулин, С.П. Устойчивость и эмиссионные свойства газоразрядных структур с осциллирующими электронами : автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. - Томск, 1992. - 19 с.

199.Никулин, С.П. Характеристики тлеющего разряда низкого давления с цилиндрическим полым катодом при большой протяженности катодного слоя / С.П. Никулин // ЖТФ. - 1992. - Т 62. - Вып. 12. - С. 21-27.

200.Новиков, И.И. Металловедение, термообработка и рентгенография / И.И. Новиков, Г.Б. Строганов, А.И. Новиков. - М.: МИСИС, 1994. - 480с.

201.Киреев Р. М., Рамазанов К. Н., Вафин Р. К. Способ ионного азотирования стали. Патент на изобретение № 2413784, МПК - 8 С23С8/36,С2Ю9/30 от 30.06.2009, 3с.

202. Панайоти, Т.А. Азотирование высокопрочных сталей и сплавов в тлеющем разряде / Т.А. Панайоти. - М.: Машиностроение. 1994. - 40с.

203.Панайоти, Т.А. Создание максимальной насыщающей способности газовой среды при ионном азотировании сплавов / Т.А. Панайоти // Физика и химия обработки материалов. - 2003. - №4 - С. 70-73.

204.Пастух, И.М. Кинетика прикатодных процессов как фактор формирования энергетического спектра падающего потока / И.М. Пастух // Вестник ТУП, 2004.

- №1 - С. 53-64.

205.Пастух, И.М. Методика обработки данных многофакторных моделей / И.М. Пастух // Вестник ТУП. - 2002. - №6. - С. 42-46.

206. Пастух, И.М. Модификация металлов с применением азотирования в тлеющем разряде: состояние и перспективы / И.М. Пастух // Проблемы трибологии. - 2004.

- №3-4. - С. 42-55.

207.Пастух, И.М. Особенности технологии моделирования многофакторных закономерностей / И.М. Пастух // Проблемы трибологии. - 2004. - №1. - С. 35-39

208.Пастух, И.М. Процессы в вакуумно-диффузионных газоразрядных технологиях модификации поверхности сталей и сплавов / И.М. Пастух // Вестник ТУП. - 2000. - №6. - С. 124-135.

209.Пастух, И.М. Теоретические положения энергетического спектра падающего потока в газоразрядных диффузионных технологиях / И.М. Пастух // Вестник ТУП. Xмельницкий. - 2004. - №5. - С. 19-35.

210.Пастух, И.М. Теория и практика безводородного азотирования в тлеющем разряде / И.М. Пастух. - Xарьков: ННЦ XФТИ, 2006. - 364 с.

211.Пастух, И.М. Факторы управляемости вакуумно-диффузионными газоразрядными технологиями модификации поверхности металлов / И.М. Пастух // Проблемы трибологии. - 2001. - №2;. - С. 93-96.

212. Пастух, И.М. Энергетический спектр падающего потока при азотировании в тлеющем разряде / И.М. Пастух // Вестник ТУП. - 2005. - №5. - т. 1. - С. 5-15.

213.Пастух, И.М., Здыбель, О.С. Проблемы моделирования процесса азотирования в тлеющем разряде / И.М. Пастух // Вестник ТУП. - 2005. - №1. - С. 7-11.

214.Каблов, Е.Н. Мубояджян, С.А., Сулима, А.М., Ягодкин, Ю.Д. и др Перспективы применения ионной обработки в авиадвигателестроении / Е. Н. Каблов // Авиационная промышленность. - 1992. - № 9. - С. 9-12.

215.Перевалова, О.Б., Панин, А.В., Синякова, Е.А. Особенности поверхностного упрочнения 12Сг ферритно-мартенситной стали при совмещении ионно-

плазменного азотирования и ультразвуковой обработки / О.Б. Перевалова // ФиХОМ. - 2012. - №3. - С. 43-50.

216.Петрова, Л.Г. Высокотемпературное азотирование жаропрочных сплавов / Л.Г. Петрова // МиТОМ. - 2004. - №1. - С. 18-24.

217.Петрова, Л.Г. Внутреннее азотирование жаропрочных сталей и сплавов / Л.Г. Петрова // МиТОМ. - 2001. - №1. - С.10-17.

218.Петрова, Л.Г. Регулирование фазового состава азотированных слоев в многокомпонентных сплавах / Л.Г. Петрова // МиТОМ. - 2002. - №4. - С. 13-19.

219.Плещивцев, М.В. Катодное распыление / М.В. Плещивцев. - М.: Атомиздат, 1988. - 343 с.

220.Подгайский, М.С. Термическое армирование проката / М.С. Подгайский // МиТОМ. - 1992. - №10. - с. 20-23.

221.Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии: учебное пособие для вузов по спец. электрон. техники / В.Ф. Попов, Ю.Н. Горин. - М.: Высш. шк,1988. - 254 с.

222.Р. Чаттерджи - Фишер Азотирование и карбонитрирование / Р. Чаттерджи -Фишер и др. - М.: Металлургия, 1990. - 280 с.

223.Райзер Ю.П. Физика газового разряда / Ю.П. Райзер - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука,1992 - 535 с.

224.Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов / Ю.П. Райзер. - М.: Наука,1980. - 416 с.

225.Рамазанов, К.Н. Технология высокотемпературного азотирования и светлой закалки инструментальных сталей в вакууме / К.Н. Рамазанов // Вакуумные нанотехнологии и оборудование: сб. докладов / Международная конференция. Харьков. - 2006. - С. 19-22.

226.Рамазанов, К.Н. Исследование и разработка методов химико-термической обработки поверхности деталей в вакууме на основе высокотемпературного структурно фазового модифицирования / К.Н. Рамазанов // ОТТОМ-8: сб. докладов / Международная конференция. Харьков. - 2007. - С. 19-22.

227.Рамазанов, К.Н., Вафин, Р.К. Разработка способа ионного азотирования инструментальной стали Х12 в скрещенных электрических и магнитных полях / К.Н. Рамазанов // Вестник УГАТУ. Уфа. - 2011. - Т.15 - №1 (41). - С. 101-104.

228.Рамазанов, К.Н., Будилов, В.В., Вафин, Р.К. Азотирование быстрорежущей стали Р6М5 в тлеющем разряде с наложением магнитного поля / К.Н. Рамазанов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2010. - №5. - С. 39-42.

229. Рамазанов, К.Н., Вафин, Р.К., Хусаинов, Ю.Г. Ионное азотирование в тлеющем разряде инструментальной стали Х12 в скрещенных электрических и магнитных полях / К.Н. Рамазанов // МиТОМ. - 2014. - №1. - С. 46-49.

230. Рамазанов, К.Н. Ионное азотирование деталей ГТД в тлеющем разряде с полым катодом / К.Н. Рамазанов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2009. - №9.

- С. 47-51.

231. Рамазанов, К.Н., Ишмухаметов, Д.З., Садкова, Н.С. Ионное азотирование в неоднородной плазме тлеющего разряда / К.Н. Рамазанов // Вестник УГАТУ. -2011. - №3(43). - С. 67-71.

232.Рамазанов, К.Н. Высокотемпературное ионное азотирование конструкционных и инструментальных сталей в тлеющем разряде с полым катодом : дис. ... канд. техн. наук : 05.16.01 / Рамазанов Камиль Нуруллаевич. - Уфа, 2009. - 152 с.

233.Райцес, В.Б. Технология химико-термической обработки на машиностроительных заводах / В.Б. Райцес. - М.: Машиностроение, 1965. - 294 с.

234.Романенко, А.Г. Повышение эксплуатационных свойств конструкционных сталей химико-термической обработкой с использованием пастообразных карбюризаторов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Курск, 2014. 128 с.

235.Русаков, A.A. Рентгенография металлов / А.А. Русаков. - М.: Атомиздат, 1977.

- 478 с.

236.Рыбакова, Л.М. Структура и износостойкость металла / Л.М. Рыбакова, Л.И. Куксенова. - М.: Машиностроение, 1982. - 212 с.

237.Рябченко, Е.В Применение тлеющего разряда для диффузионного насыщения металлов / Е.В. Рябченко // Науч. тр. МАИ. - 1971. - вып. 228. - с. 65-80.

238.Садовский, В.Д. Магнитное поле и фазовые превращения в стали / В.Д. Садовский // МиТОМ. - 1965. - № 7.- С. 16-18.

239.Свойства неорганических соединений / Справочник. Л.: Химия, 1983. - 390 с.

240.Семенов А.П., Батуев Б.Ш. К вопросу извлечения ионов из разряда с полым катодом в условиях проникающей плазмы / А.П. Семенов // ЖТФ. - 1991. - Т 61. - Вып. 5. - С. 123-134.

241.Синкевич, О.А. Физика плазмы. Стационарные процессы в частично ионизованном газе / О.А. Сенкович, И.П. Стаханов. - М.: Высшая школа,1991. - 191 с.

242. Синявский, А.Ф., Синявский, И.А. Влияние дифференцированной закалки на повышение режущих свойств ножей в процессе эксплуатации / А.Ф. Синявский // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1997. - №6. - С. 65-67.

243.Синякова, Е.А. Механизмы деформации и разрушения ферритно-мартенситной стали ЭК-181: влияние нано(субмикро-)структурного поверхностного слоя : дис. канд. техн. наук : 01.04.07 / Синякова Елена Александровна. - Томск, 2011. - 152 с.

244.Смирнов, Б.М. Введение в физику плазмы / Б.М. Смирнов. - М.: Наука, 1982 - с. 24.

245.Смирнов, Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме / Б.М. Смирнов - М.: Атомиздат, 1974. - 367 с.

246.Смирнов, Б.М. Физика слабо-ионизированного газа в задачах с решениями / Б.М. Смирнов. - М.: Наука, 1985 - 424 с.

247.Смирнов, Б.М. Физика атома и иона / Б.М. Смирнов. - М.:Энергоатомиздат, 1986. - 215 с.

248. Язова, Г.К. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей / Г.К. Язова, Б.Е. Карасева; под ред. А.Г. Братухина М.: Машиностроение, 1997. - 416 с.

249.Соловьев, А.А., Сочугов, Н.С., Оскомов, К.В., Работкин, С.В. Исследование характеристик плазмы несбалансированной магнетронной распылительной системы / А.А. Соловьев // Физика плазмы. - 2009 - Т. 35. - № 5 - С. 443-452.

250.Солодкин, Г.А., Ионное азотирование деталей станков и режущего инструмента: Автореф. дес. канд. техн. наук. - М., 1979. - 18 с.

251. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение-1, 2001.

252. Справочник химика/ 2-е изд. Л. - М.: Госхимиздат, 1962. - т. 1. - 1071 с.

253.Струмилова, Н.В. и др. Ионно-стимулированное легирование поверхности конструкционной стали / Н.В. Стримулова // 6-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, Tomsk, 2002. - 401-404 p.

254.Сулима, А.М. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / А.М. Сулима, В.А. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. - М.: Машиностроение, 1988.

255.Термическая обработка в машиностроении : справочник / Под ред. Ю.М. Лахтина, А.Г. Рахштадта. - М.: Машиностроение, 1980. - 783 с.

256.Технология вакуумной ионно-плазменной обработки: учебное пособие / В.В. Будилов, Р.М. Киреев, С.Р. Шехтман. - М.: МАИ, 2007. - 155 с.

257.Трепнел, Б.М. Хемосорбция / Б.М. Трепнел. - М.: Металлургиздат, 1940. - 228 с.

258.Усачева, Л.В., Пешков, В.В., Селиванов, В.Ф. Способ локального поверхностного азотирования изделий. Патент на изобретение №2252272, МПК - С23С8/62, B22F3/24 от 20.05.2005, 3 с.

259.Утевский, Л.М. Дифракционная электронная микроскопия вметалловедении / Л.М. Утевский. - М.: Металлургия, 1973. - 583 с.

260. Фан Дун-Ли Ионная химико-термическая обработка в КНР / Фан Дун-Ли // МиТОМ. - 1992. - №6. - С. 17-19.

261. Фокин, М. Н. Методы коррозионных испытаний металлов / М. Н. Фокин, К.А. Жигалова; под ред. Я. М. Колотыркина. - Москва: Металлургия, 1986. - 80 с.

262.Чан, П. Электрические зонды в неподвижной и движущейся плазме / П. Чан, Л.

Телбот, К. Турян. - М.: Мир. 1978. - 203 с. 263.Чаттерджи-Фишер Р. Азотирование и карбонитрирование / Р. Чаттерджи-

Фишер. и др. -М.: Металлургия, 1990. - 280 с. 264.Чен, Ф. Введение в физику плазмы. / Ф. Чен; Пер. с англ. - М.: Мир,1987. - 210 с. 265.Чернетский, А.В. Введение в физику плазмы / А.В. Чернетский - М.: Атомиздат, 1969. - 303 с.

266.Чижевский, Н.П. Железо и азот. Влияние азота на механические свойства железа. Экспериментальное исследование количества азота и причин содержания его в чугуне, стали и железе. - Томск. - 1914. -С. 92.

267.Чукмасов, С.Ф., Зиньковский, А.А., Петриченко, И.П. / С.Ф. Чукмасов // Повышение износостойкости и срока службы машин. Киев: Наукова думка. 1960. - С.110-115.

268.Шестопалова, Л. П. Низкотемпературное азотирование легированных сталей через нанооксидный барьер : дис. канд. техн. наук : 05.02.01 / Шестопалова Лариса Павловна.- М., 2009. - 197 с.

269.Шнейдер Ю.Г. Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплуатационные свойства / Ю.Г. Шнейдер. - Машиностроение, 1972. - 240 с.

270.Шнейдер Ю.Г. Регуляризация микрорельефов поверхности деталей / Ю.Г. Шнейдер. - ЛДНТП, 1986. - 21 с.

271.Шпис Г.-Й. Вторая лекция Лахтинских мемориальных чтений / Г.-Й. Шпис // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2000. - №5. - С. 417-419.

272.Юнгерсон А.А. Развитие процесса азотирования / А.А. Юнгерсон // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1967. - №7 - С. 2-10.

273.Ягодкин Ю.Д. Основы технологических процессов обработки пучками заряженных частиц деталей газовых турбин при их изготовлении и ремонте: Автореф. дис. док. техн. наук. Москва, 1995, 38 с.

Автор выражает благодарность научному консультанту доктору технических наук, профессору, заслуженному деятелю науки Республики Башкортостан, профессору кафедры «Технология Машиностроения» Уфимского государственного авиационного технического университета Будилову Владимиру Васильевичу за полезные и плодотворные обсуждения результатов работы.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложения А - К. Копии патентов РФ на изобретения, разработанные в рамках диссертационной работы

Приложения Л - Н. Копии актов о внедрении результатов диссертационной работы.

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

БЕЛЕБЕЕВСКИЙ ЗАВОД «АВТОНОРМАЛЬ»

425005 Республика Башкортостан. г. Белебей.

¡ШШШММн

«УТВЕРЖДАЮ»

I енеральный директор ОАО «БелЗАН»

ул. Сыртлановой 1а. www.belzan.ru

С.В.Овчинников 2015 г.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ научно-исследовательской работы

«Разработка технологического процесса упрочнения поверхности штам-повой оснастки, применяемой при производстве автонормалей»

На предприятии

ОАО «БелЗАН» г. Белебей, Республика Башкортостан_

внедрены: 1 - технологический процесс ионного азотирования с последующим осаждением покрытий на матрицы № 1108-6005-21 холодновысадочного автомата, из материала Р6М5 для обрезки шестигранников болтов, и пуансонов № 1135-6465-02, № 1135-6486-11. № 1135-6487-09, № 1135-6486-03. выполненных из быстрорежущей стали Р6М5 для операции холодной высадки крестообразных шлицев и внутреннего шестигранника, применяемых в производстве автонормалей._

1. В процессе внедрения выполнены следующие работы:

1) Проведен анализ способов упрочнения штамповой оснастки холодно-высадочных автоматов. 2) Разработаны способы ионного азотирования в плазме тлеющего разряда низкого давления с эффектом полого катода и с наложением магнитного поля, позволяющие повысить плотность плазмы вблизи обрабатываемой поверхности и как следствие сократить длительность процесса насыщения. 3) Исследовано влияние режимов азотирования и последующего нанесения покрытий на структуру, фазовый состав и свойства поверхности штамповой оснастки 4) Разработана технология упрочнения штамповой оснастки, включающая ионное азотирование и последующее осаждение покрытий композиций

наименование процесса, материала, машины и т.д.

П-ИЫ и ПА1-'ПА1Ы.

2. Получены следующие результаты:

Результаты внедрения на ОАО «БелЗАН» технологического процесса ионного азотирования и последующего осаждения покрытий композиций Ть "ПЫ и "ПА1-'ПА1Ы на матрицы № 1108-6005-21 холодновысадочного автомата и пуансонов № 1135-6465-02, № 1135-6486-11. № I 135-6487-09, № 1135-6486-03 в гаечном цехе, позволили получить значительный экономический эффект за счет снижения расходов на инсгрумент, сократить издержки производства за счет уменьшения количества переналадок оборудования и увеличить производительность труда при высадке, при этом стойкость штамповой оснастки повысилась в 6-7 раза.

Представители Ф1 "НОУ ВПО УГАТУ Представители ОАО «БелЗАН»: Научный руководитель работ: Директор по техническому развитию:

_Будилов В.В.

П'ГйРТП'ш»ип1.1м ырптинтри.-

Федоров А.А.

Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ

реяпциои

ИНН 02 72023220 КПП 027201001

Лдрес юридический, фактический, почтовый: Россия. Республика Башкортостан,

450024, г. Уфа. ул.Кандринская. 2 тел. факс [phone]. р/с 40702810029300000792 п филиале «Нижегородский» ОАО «Альфа-Ьанк». к с 30101810200000000824 ЬИК 042202824

ООО НПО «ГЕОПРОМ» Россия, Башкортостан, г. Уфа. ул. Кандринская 2.

УТВЕРЖДАЮ

Директор ООО НПО «ГЕ011РОМ» Киселев А.В.

ШШШШЯ^Ж

результатов диш^жциойной работы РАМАЗАНОВА Камиля Нуруллаенича

Научные результаты диссертационной работы Рамазанова Камиля Нуруллаенича внедрены на ООО Научно-производственное объединение «ГБОПРОМ» в виде технологического процесса ионно-плазменного азотирования и тлеющем разряде низкого давления деталей типа «рычаг», которые являются основным элементом измерительного блока скнажишгых профилемеров. применяемых для исследований обсадных колонн нефтяных и газовых скважин.

В лаборатории «ПНИЛ технологий покрытий и специальных свойств поверхностей» при Уфимском государственном авиационном техническом университете проведена апробация технологического процесса ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления деталей типа «рычаг». По результатам комплексных исследований была получена совокупность экспериментальных данных о влиянии ионного азотирования на структуру и фазовый состав поверхностного слоя, зависимости изменения микротвердости и износа диффузионного слоя от режимов обработки.

Разработанный технологический процесс имеет следующие преимущества: большую скорость насыщения: получение диффузионных слоев заданного фазового состава и строения, высокий класс чистоты поверхности: значительное сокращение общего времени процесса за счет уменьшения времени нагрева и охлаждения садки и исключения промежуточных технологических операций по активации поверхности деталей: большую экономичность процесса повышение коэффициента использования электроэнергии, сокращение расхода насыщающих газов: процесс не токсичен и отвечает требованиям по защи те окружающей среды.

Выполненные испытания рычагов, используемых при изготовлении скважинных профилемеров. показали экономическую эффективность и целесообразность применения разработанной технологии ионного азотирования в тлеющем разряде низкого давления, при этом износостойкость деталей повысилась« 2-3 рача.

Ведущий конструктор Зам. директора по науке

Гере! улов Р. Р.

Глазков А.И.