Повышение эффективности процессов химико-термической обработки на основе использования многослойных стальных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Поликевич Ксения Борисовна

• Поликевич Ксения Борисовна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Поликевич Ксения Борисовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Зернограничная диффузия Фишера. Уточнение решений Фишера

1.2. Кинетические режимы диффузии по Харрисону

1.2.1. Кинетический режим типа А

1.2.2. Кинетический режим типа В

1.2.3. Кинетический режим типа С

1.3. Способы интенсификации диффузионных процессов

1.3.1. Влияние предварительной пластической деформации

1.3.2. Физические методы воздействия

1.3.3. Влияние катализаторов диффузии

1.3.4. Изменение проведения режима химико - термической обработки

1.3.5. Использование ионизированных сред

1.3.6. Газобарическое азотирование

1.3.7. Специальная подготовка поверхности

1.4. Влияние структуры материала на износостойкость поверхности трения

1.4.1. Влияние размера структурных составляющих

1.4.2. Влияние ориентации структурных составляющих

1.5. Использование ламинарных структур для интенсификации диффузионных процессов

1.6. Постановка задачи исследования:

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материалы исследования. Обоснование выбора объектов исследования

Стр.

2.2. Выбор химико-термической обработки

2.2.1. Цементация

2.2.2.1. Газовое азотирование

2.2.2.2. Ионное азотирование

2.2.3. Карбонитрация

2.3. Методы исследования

2.3.1. Оптическая микроскопия

2.3.2. Растровая электронная микроскопия

2.3.3. Рентгенофазовый анализ

2.3.4. Определение коэффициента межслойной диффузии

2.3.5. Определение триботехнических характеристик

2.3.6. Статистическая обработка экспериментальных данных

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДИФФУЗИОННОГО СЛОЯ В МНОГОСЛОЙНЫХ МАТЕРИАЛАХ ПОСЛЕ ГАЗОВОГО АЗОТИРОВАНИЯ

3.1. Толщина ламинарного слоя 100 мкм

3.1.1. Диффузионные азотированные слои при малой растворимости

азота в компонентах многослойной композиции

3.1.2. Диффузионные азотосодержащие слои при значительной растворимости азота в компонентах многослойной композиции

3.1.3. Диффузионное проникновение азота в слоях многослойной композиции с различной растворимостью азота

3.2. Влияние толщины ламинарных слоев многослойных материалов на формирование диффузионных слоев (толщины ламинарных слоев 100 мкм,

20 мкм, 5 мкм, 1 мкм)

Стр.

3.2.1. Влияние толщины ламинарных слоев на глубину диффузионного

слоя азота в композиции 08Х18Н10+08Х18

3.2.2. Влияние толщины ламинарных слоев на глубину диффузионного

слоя азота в композиции У8+08Х18Н10

3.3. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОЦЕНОЧНОГО КОЭФФИЦИЕНТА МЕЖСЛОЙНОЙ ДИФФУЗИИ Db АЗОТА ПРИ НАСЫЩЕНИИ МНОГОСЛОЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ РАЗЛИЧНОГО

СОСТАВА

4.1. Толщина ламинарного слоя 100 мкм

4.1.1. Композиция 08кп+08Х18Н10

4.1.2. Композиция У8+08Х18

4.1.3. Композиция У8+08Х18Н10

4.2. Толщина ламинарного слоя 20 мкм

4.2.1. Композиция 08кп+08Х18Н10

4.2.2. Композиция У8+08Х18

4.2.2. Композиция У8+08Х18Н10

4.3. Выводы по главе

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ МНОГОСЛОЙНОГО МАТЕРИАЛА И ТОЛЩИНЫ ЛАМИНАРНОГО СЛОЯ НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

5.1. Композиция 08Х18Н10+08Х18

5.2. Композиции У8+08Х18Н10, У8+08Х18, 40Х13+08Х18, 40Х13+08Х18Н10

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы в учебный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности процессов химико-термической обработки на основе использования многослойных стальных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Известно, что благодаря диффузионным процессам происходит перераспределение вещества в твердом теле, поэтому именно диффузия играет ключевую роль в создании новых материалов и усовершенствовании существующих технологических процессов. Актуальным является разработка эффективных и производительных методов упрочнения материалов для повышения их эксплуатационных характеристик. Помимо этого, возрастает потребность в повышении эффективности проведения химико-термических обработок, что влияет на износостойкость изделий и, как следствие, на их ресурс.

Как показывают результаты исследований, существует возможность интенсификации диффузионных процессов, протекающих при химико-термических обработках, таких как азотирование, цементация, борирование и др. Эти методы связаны с применением ионизированных сред (Арзамасов Б.Н., Лахтин Ю.М.), использованием газобарического азотирования (Герасимов С.А., Мухин Г.Г., Алексеева М.С.), использование ультразвукового воздействия (Приходько В.М, Чудина О.В.), применение интенсивной пластической деформацией (Валиев Р.З.), а также с созданием специальной оребренной поверхности методом деформирующего резания (Зубков Н. Н.). Все рассмотренные процессы направлены на ускорение диффузии как по объему зерна, так и по межзеренным границам, скорость в которых значительно превышает скорость диффузионных процессов, происходящих в объеме (Бокштейн Б.С., Петелин А.Л., Страумал Б.Б.). Все рассмотренные методы имеют как ряд преимуществ, так и ряд недостатков.

Проведённый анализ показал, что актуальным может оказаться применение многослойных конструкционных материалов, обладающих искусственно созданной многослойной (ламинарной) структурой (Плохих А.И.,

Колесников А.Г.,), с целью повышения интенсивности диффузионных процессов при поверхностном насыщении изделий.

Цель работы: разработка условий формирования диффузионных слоев при проведении азотирования многослойных стальных материалов с целью повышения их износостойкости.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были решались следующие задачи:

1. Установление закономерностей протекания диффузионных процессов атомов внедрения в материалах, имеющих многослойное строение, протекающих по кинетическим моделям А, B, C (по Харрисону)

2. Установление закономерностей влияния толщины ламинарного слоя многослойных материалов на параметры диффузионного слоя.

3. Определение диффузионных параметров азота при диффузионном насыщении многослойных материалов, полученных на основе исследуемых сталей

4. Определение триботехнических характеристик диффузионных слоев многослойных материалов после химико-термической обработки (азотирования)

5. Разработка рекомендаций по формированию исходных композиций многослойных материалов с целью получения азотированных слоев максимальной глубины.

Научная новизна работы:

Установлено, что основным фактором, стимулирующим увеличение глубины азотированного слоя, является ускоренная межслойная диффузия, которая является следствием:

1. Присутствия в структуре данных материалов ламинарных слоев, ориентированных в направлении диффузионного потока, при уменьшении толщины которых, увеличивается число межслойных границ, облегчающих проникновения азота от насыщаемой поверхности вглубь материала;

2. Работы источников объемной диффузии, которыми являются протяженные межслойные границы, заполняющие объемы ламинарных слоев в глубине многослойного материала при проведении азотирования. Положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности диффузии атомов азота в материалах, имеющих ламинарное строение с реализацией кинетических моделей по Харрисону А -(08Х18+08Х18Н10), В - (08кп+08Х18Н18, У8+08Х18, У8+08Х18Н10) и С -(08кп+У8).

2. Оценочные коэффициенты межслойной диффузии азота при температурах 540 оС и 580 оС, определенные для исследуемых композиций многослойных материалов в различном структурном состоянии.

3. Результаты трибологические испытаний образцов на машине Scoda-Savina, показавшие большую износостойкость многослойных материалов с толщиной ламинарных слоев 5 мкм по сравнению с композициями, с толщинами слоев 100 мкм.

4. Результаты сравнительных испытания многослойных материалов с толщинами ламинарных слоев 100 мкм и 5 мкм со сложнолегированными сталями после азотирования и объемной обработки (15Х12Н2МВФАБ, 38Х2МЮА, 15Х16К5Н2МВФ и 03Х11Н10М2Т), показавшие большую износостойкость, чем рассмотренные стали.

Практическая значимость работы:

1. Экспериментально определены параметры межслойной диффузии для бинарных композиций многослойных материалов составов 08кп+08Х18Н10, У8+08Х18, У8+08Х18Н10 при толщинах ламинарных слоев 100 мкм и 20 мкм при насыщении азотом.

2. Разработаны рекомендации по выбору сталей для создания азотируемых многослойных материалов, с реализацией кинетических моделей диффузии А и В (по Харрисону).

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Ключевые

тренды в композитах: новые материалы и технологии» (Москва, 2018, 2019, 2020, 2021 г.), Междисциплинарном научном форуме с международным участием «Новые материалы и перспективные технологии» (РАН РФ Москва, 2018, 2019 г.), Международных конференциях молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана 2018 г.), XII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» (ИМЕТ РАН, 2018 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Высокопрочные стали для аэрокосмической техники и технологии их производств» (НИЦ «Курчатовский институт» ВИАМ, Москва, 2019 г.), XI Евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур» (Москва, НИТУ «МИСиС», 2023 г.), Всероссийской конференции «Необратимые процессы в природе и технике» (Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана 2021, 2023, 2025 г.) Методы исследования и достоверность результатов. Достоверность результатов обеспечена использованием современного исследовательского оборудования, встроенных программ сбора и обработки данных и комплекса взаимодополняющих методов структурных исследований (оптическая микроскопия, электронная микроскопия). Обоснованность теоретических выводов подтверждена экспериментальными данными, полученными автором лично.

Личный вклад автора. Вошедшие в диссертацию результаты получены автором под научным руководством кандидата технических наук, доцентом Плохих Андрея Ивановича. Совместно с научным руководителем автор участвовал в постановке цели и задач исследования. Диссертантом был выполнен металлографический анализ объектов исследования с помощью оптической и электронной микроскопии с использованием оборудования кафедры "Материаловедение" МГТУ им. Н. Э. Баумана. Автором был лично проведен расчет и определение параметров межслойной диффузии азота при насыщении многослойных материалов. Трибологические испытания были проведены на

оборудовании лаборатории "Прочность конструкционных материалов" УЦД НУК МТ МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 14 печатных работ, в том числе статьи в российских периодических рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК при Министерстве науки и высшего образования РФ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из наименования. Работа содержит 140 страниц машинописного текста, 93 рисунка и 28 таблиц.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Понимание диффузионных процессов является ключевым вопросом в разработке новых материалов и новых технологических процессов упрочняющей обработки, так как именно благодаря диффузии происходит перераспределение вещества в твердом теле [1-3]. Актуальной задачей является разработка простых, эффективных, технологичных методов поверхностного упрочнения металлов в целях получения определенного комплекса свойств для работы материала в заданных условиях эксплуатации. Возрастает потребность в усовершенствовании способов химико-термической обработки, что напрямую влияет на износостойкость рабочих поверхностей, а в следствие этого - на ресурс изделий. Новые упрочняющие технологии должны способствовать уменьшению энергозатрат, уменьшению длительности процесса, понижению температур рабочих процессов для получения лучшего качества изделия, быть экономичными и технологичными.

Особую роль в этом традиционно отводится структурным аспектам машиностроительных материалов, в первую очередь степени дефектности приповерхностных слоев, повышение которой оказывает значительное влияние на кинетику объемной и зернограничной диффузии. Учитывая характер проведенного исследования, главное место данного обзора будет посвящено именно выяснению закономерностей зернограничной диффузии.

1.1. Зернограничная диффузия Фишера. Уточнение решений Фишера

В 1951 году Фишером была опубликована работа [4], где была предложена идея о том, что граница зерна представляет собой тонкий слой однородного строения, заключенный между двумя кристаллами. Считается, что в таком решении коэффициент зернограничной диффузии Db значительно превышает коэффициент объемной диффузии D (Рисунок 1.1). В таком случае при

диффузионном отжиге атомы диффундируют вдоль границы зерна с последующим оттоком в кристаллы. Общий объем диффузанта складывается из вклада диффузии непосредственно из источника в тело кристалла и вклада из оттока с границы зерна.

0

////// // //////

и ¡У о

1 1 р

Рисунок 1.1. Модель границы зерна по Фишеру

Таким образом, Фишер сформулировал следующие граничные условия:

1. Граница зерна - это бесконечная изотропная пластина с шириной 5. Считается, что диффундирующие потоки с границ зерен не встречаются внутри кристалла. При наложении потоков решение Фишера не используется.

2. Коэффициент зернограничной диффузии Db значительно превышает коэффициент объёмной диффузии D.

3. Коэффициенты диффузии не зависят от координат и концентрации.

4. Концентрация диффузанта в границе зерна шириной 5 является постоянной на всей глубине.

Данные граничные условия дают следующее решение уравнения диффузии Фика, что носит название решение Фишера.

^ ъ, -0 = соехр (- )ег& (- ) С1.1)

5Db = 2л1/2О3/¥/2^20

(1.2)

1.2. Кинетические режимы диффузии по Харрисону

В 1961 году Харрисон впервые предложил классифицировать кинетические диффузионные режимы в поликристаллах [5]. Известно, что в реальных объектах редко удается различить зернограничную диффузию и объемную. Объем диффузанта, попавшего в кристалл, зависит от множества условий, от степени растворимости диффундирующего элемента в веществе, от продолжительности выдержки, от температуры отжига и других, что выражается в виде диффузионного профиля, формируемого при диффузионном насыщении (Рисунок 1.2).

Режим А

Режим В

Режим С

Рисунок 1.2. Схема диффузионных кинетических режимов А, B, С по Харрисону [5]

Предельный случай заключается в том, что существует только зернограничная диффузия, без отвода диффузанта в близлежащие объемы, однако такой случай достаточно сложно достичь при практических экспериментах в реальных условиях (кинетический режим С).

Следующее рассмотрение соответствует высокой растворимости диффузанта как в объеме, так и на границах поликристалла. В таком случае будет происходить перекрытие потоков объемной и зернограничной диффузии, что противоречит граничным условиям решения Фишера, поэтому в таких случаях классическое решение Фишера не может быть применено (кинетический режим А).

В последнем случае граница и объем считаются связанными, однако растворимость диффузанта является не столь сильной, чтобы наблюдались перекрытия диффузионных потоков (кинетический режим С).

На основе этих размышлений Харрисоном были получены следующие модели диффузионных кинетических режимов А, В и С [6-8].

1.2.1. Кинетический режим типа А

Первый режим относится к предельному случаю, может реализовываться при длительных выдержках, высокой степени дисперсности структуры (малые размеры зерен), при значительной растворимости диффузанта в объеме. В таком случае происходит одновременное насыщение как из основного источника диффузии по телу кристалла, так и насыщение границ, которые также становятся источником диффузии, в результате чего происходит отток диффузанта в тело соседних зерен (Рисунок 1.3). Таким образом, диффузант может быть не локализован в рамках одного зерна, диффузионный поток может проходить путь много больший, чем расстояние между двумя соседними зернами. Формирования диффузионного профиля формируется путем наложения потоков объемной и зернограничной диффузий.

Плоскость(направление) проникновения диффузанта

А /К АЛА А А

Рисунок 1.3. Схема кинетического режим А [6]

Таким образом, диффузант может быть не локализован в рамках одного зерна, диффузионный поток может проходить путь много больший, чем расстояние между двумя соседними зернами. Формирования диффузионного профиля формируется путем наложения потоков объемной и зернограничной диффузий.

Рассматривая такую систему, невозможно применять закон Фишера для определения коэффициентов зернограничной диффузии в силу невозможности отделения потоков объемной и зернограничной диффузии.

1.2.2. Кинетический режим типа В

Кинетика типа В заключается в том, что зернограничная диффузия также реализуется одновременно с объемной, однако растворимость диффузанта значительно меньше, чем в случае кинетического режима А, поэтому поток объемной диффузии не так значителен, как при кинетическом режиме С (Рисунок 1.4). Считается, что расстояние между двумя соседними зернами велико, благодаря чему не происходит наложение диффузионных потоков из соседних границ, поэтому в данном случае для определения коэффициента зернограничной диффузии возможно применять решение Фишера.

плоскость проникновения диффузанта

А

/К

/К

А

А

/К

А

Рисунок 1.4.

Схема кинетического режима В [6]

1.2.3. Кинетический режим типа С

Также теория рассматривает возможность протекания режима С, при котором полностью блокируется объемная диффузия, и наблюдаются только потоки зернограничной (Рисунок 1.5). Однако в реальных условиях такой режим вряд ли может быть осуществим в связи с тем, что является сложным полностью блокировать растворимость атомов в растворителе и таким образом исключить поток объемной диффузии при рассмотрении.

плоскость проникновения диффузанта

А

А

А

А

А

А

А

Рисунок 1.5.

Схема кинетического режима С [6]

1.3. Способы интенсификации диффузионных процессов

Проведенный анализ имеющейся литературы позволяет сделать вывод о том, что существует ряд методов, интенсифицирующих диффузионные процессы при химико-термической обработке, их можно разделить на следующие группы:

1. Предварительная обработка механическим способом

В данном случае происходит активация поверхности за счет измельчения зерна и увеличения дефектности структуры. К таким методам относится интенсивная пластическая деформация, к которой можно отнести всестороннюю ковку, равноканальное угловое прессование, ударно-волновая обработка, винтовая экструзия и другие. Данные обработки приводят к измельчению структуры и увеличению количества межзеренных границ, благодаря чему увеличивается скорость диффузионных процессов.

2. Воздействие физическими методами

К данной группе можно отнести, например, ультразвуковое воздействие. Воздействие ультразвука вызывает колебательные движения в кристаллической решетке, что благоприятно воздействует на протекание диффузии.

3. Добавление катализаторов поверхности

Например, добавление в газовую среду депассиваторов СС14, N^0, медной стружки и др.

4. Изменение режима химико-термической обработки. Например,

применение термоциклирования, изменение параметров температуры или

выдержки.

5. Применение ионизированных сред

Данный метод основан на идее, что вблизи поверхности катода ионы насыщающего элемента (диффузанта) ускоряются под действием электрического поля, что позволяет процессу диффузии происходить значительно быстрее, чем в газовой атмосфере.

6. Специальная подготовка поверхности

К этим методам можно отнести использование текстурированных материалов, обработку с помощью деформационного резания, использование ламинарных структур. Благодаря специальной подготовке, на поверхности обрабатываемого изделия создаются специальные каналы для ускоренного проникновения насыщающего элемента.

1.3.1. Влияние предварительной пластической деформации

Известно, что скорость диффузии атомов определяется не только температурой, фазовым и структурным составом материала, но и способом предварительной обработки поверхности [9]. На диффузию атомов, в первую очередь, влияют различные структурные дефекты, с увеличением количества структурных дефектов скорость диффузии увеличивается. Известна закономерность, что при уменьшении размера зерна, скорость диффузии увеличивается, поэтому основным дефектом, влияющим на диффузионные процессы являются межзеренные границы. Авторы многих работ, которые будут рассмотрены далее, предлагают для повышения эффективности таких методов химико-термической обработки, как цементация, азотирование, борирование и других, предварительно использовать различные способы холодной пластической деформации для увеличения дефектности структуры. Как известно, в процессе пластической деформации увеличивается плотность дислокаций, возрастают внутренние напряжения, измельчается зерно, благодаря чему создаются условия для ускоренного перемещения атомов как по границам зерен за счет увеличения их протяженности, так и по самому телу кристаллитов, так как внутри зерна также происходит образование легкоподвижных участков с вакансиями и искажение кристаллической решетки [10, 11].

Наиболее эффективными методами предварительной пластической деформации является дробеструйная обработка [12], кручение под высоким давлением [13], холодная прокатка [14].

Так, в работе [15] рассматривается метод интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) как основной метод измельчения зерна и увеличения количества межзеренных границ. Данный метод заключается в деформации металла двумя действующими силами: крутильной и сжимающей (Рисунок 1.6).

Рисунок 1.6. Схема процесса интенсивной пластической деформации кручением [15]

В результате такого воздействия в материале формируется ультрамелкозернистая структура (УМЗ), что обеспечивает увеличение плотности дислокаций, образование микродефектов и измельчение зерна, что увеличивает скорость диффузии насыщающего элемента. Авторы подтверждают предложенную гипотезу о влиянии размера зерна на толщину диффузионного слоя путем анализа микроструктуры после насыщения азотом быстрорежущей стали Р6М5. Установлено, что после ИПДК толщина упрочненного слоя увеличилась в 2,5 раза по сравнению с исходной структурой.

Авторы работы [16] также рассматривают формирование УМЗ структуры как основной путь интенсификации диффузионных процессов. В качестве

объектов исследования авторы используют трудноазотируемые стали 13Х11Н2В2МФ-Ш и 12Х18Н10Т с различной степенью структуризации (крупное и мелкое зерно). Оценка толщины упрочненного слоя проводилась с помощью измерения микротвердости образца (Рисунок 1.7).

Рисунок 1.7. Распределение микротвердости в сталях 13Х11Н2В2МФ-Ш (а) и 12Х18Н10Т [16]

Исходя из представленных графиков, видно, что получение УМЗ действительно увеличивает скорость диффузии, несмотря на химический состав материала. В стали 13Х11Н2В2МФ-Ш толщина диффузионного слоя с крупнозернистой структурой (КЗ) составляет 40 мкм, с УМЗ структурой - 140 мкм, в стали 08Х18Н10Т с КЗ структурой - 25 мкм, с УМЗ структурой - 55 мкм. Авторы это также связывают с увеличением доли межкристаллитных границ, что повышает скорость зернограничной диффузии.

В работе [17] рассматривается интенсивная дробеструйная обработка как основной метод измельчения структуры. В качестве метода ППД (предварительной поверхностной пластической деформации) использовалась дробеструйная обработка стальными микрошариками и гидродробеструйное упрочнение стеклянными микрошариками. Такая обработка также позволяет получить мелкозернистую структуру, создать дополнительные напряженияо

благодаря чему возможно повысить диффузионную подвижность насыщающего элемента

Все рассмотренные методы связаны с холодной пластической деформацией (ХПД). Известно, что помимо измельчения структурных составляющих, при холодной пластической деформации происходит формирование неравновесной напряженной структуры. Так, авторы работы показывают, что в результате холодной пластической деформации действительно формируется разориентированная неравновесная зеренно-субзеренная структура с высокой плотностью дефектов и размером структурных составляющих 220 ± 50 нм [18]. Объектом исследования в данной работе служит сталь 01Х17Н13М3 аустенитного класса, насыщающий элемент - азот. Интересным является факт, что в качестве объекта исследования авторы выбирают трудноазотируемую сталь аустенитного класса, так как, опять же, известно, что азот хуже растворяется в присутствие никеля. Такой выбор объекта исследования однозначно показывает влияние изменения структуры на толщину азотируемого слоя. В результате полученный упрочненный слой составляет 22 мкм, что является значительным для сталей такого класса.

Применение интенсивной пластической деформации является достаточно изученным и распространенным методом для интенсификации диффузионных процессов (ИПД), его применение также описывается в работах [19-23]. Все вышеописанные работы показывают положительное влияние применения ИПД на диффузионную проницаемость насыщающего элемента за счет увеличения количества межзеренных границ и возникновения напряженного состояния.

1.3.2. Физические методы воздействия

Помимо предварительной пластической деформации, существует еще ряд методов, приводящих к интенсификации диффузионных процессов. Одним из них является обработка в ультразвуковом поле. Ускорение диффузионных процессов при химико-термической обработке может быть объяснено тем, что под влиянием ультразвука в кристаллической решетке возникают напряжения, способствующие

увеличению скорости диффундирующего элемента. Лахтин М. Ю. объясняет ускорение диффузионных процессов увеличением плотности дислокаций и образованием большого количества вакансий, которые образуются в процессе деформации кристаллической решетки. Помимо этого, ультразвук имеет также косвенное влияние, который способствует удалению с поверхности металла продуктов реакций, загрязнений, что позволяет также диффундирующему атому быстрее проникать вглубь материала. Обычно ультразвуковую обработку применяют при насыщении в жидких средах [24-27].

Действие ультразвука зависит от выбора технологических параметров: частоты процесса, интенсивности, условий обработки, продолжительности.

Авторы работы [28] утверждают, что сочетание преимуществ многостадийной ультразвуковой обработки и химико-термической обработки дает возможность использовать технологические преимущества каждого из методов, а также создавать синергетические эффекты от их совместного применения.

нэшпесЕвй ашигешщашый ступенчатый

Типы шенненш ипучагелей

а

Рисунок 1.8.

Ультразвуковая колебательная система [28]

700 ^ 650 | 600 р 550 Й 500 Ьс 450 400 350 300 1

Г__\ ** \ '

V»

10

0 110 210 310 4] Расстояние от поверхности, мкм

Рисунок 1.9. Распределение твердости по глубине азотированного слоя в стали 35ХЮА при жидкостном азотировании с ультразвуком (-) и без (---) [28]

Ультразвуковое поле может обеспечиваться различными системами. Так, в рассматриваемой работе используется ультразвуковая колебательная система (УЗКС), позволяющая достигать мощностей озвучивания до 50 Вт/см2, что соответствует амплитуде колебаний 50 мкм (Рисунок 1.8).

Авторы доказывают результативность своих предположений при проведении исследований процесса азотирования в газовой среде конструкционной углеродистой стали 35ХЮА. Было получено, что глубина диффузионного слоя увеличивается в 1,3 - 1,6 раз по сравнению с простым азотированием (Рисунок 1.9)

В работе [29] авторы изучают степень науглероживания и глубину рабочего слоя в ультразвуковом поле. В отличие от предыдущих работ в качестве диффундирующего элемента используется углерод. Цементация в твердом карбюризаторе, в жидком, в газообразном является хорошо изученным и традиционным методом, однако имеет как ряд преимуществ, так и ряд недостатков. К недостаткам авторы относят длительность процесса, высокую температуру, что приводит к увеличению зерна аустенита [30]. Авторы предлагают использование

ультразвуковых колебаний для интенсификации диффузионных процессов при проведении цементации (Рисунок 1.10).

В процессе испытаний в образце генерировалась стоячая ультразвуковая волна с амплитудой 12, 6 мкм и частотой 18 кГц. В результате работы было установлено, что степень развития диффузионных процессов, которые определяют глубину диффузионного слоя, максимальна в области пучности УЗК.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Поликевич Ксения Борисовна, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М.: Металлургия, 1978. 248 с.

2. Бокштейн Б.С., Ярославцев А.Б. Диффузия атомов и ионов в твердых телах. М.: МИСИС, 2005. 362 с.

3. Мерер Х. Диффузия в твердых телах/ Х. Мерер; пер. с англ. Долгопрудный.: Издательский дом "Интеллект", 2011. 536 с.

4. Fisher J. C. Calculation of diffusion penetration curves for surface and grain boundary diffusion // Journal of Applied Physics. 1951. T. 22. № 1. P. 74-77.

5. Ghez R. Irreversible thermodynamics of a stationary interface // Surface science. 1970. T. 20. № 2. P. 326-334.

6. Тимофеева Н. А. Диффузионное легирование поликристаллического CVD-ZnSe ионами Fe2+: дис. ...канд. хим. наук. Нижний Новгород. 2020. 125 c.

7. Маннинг Дж. Кинетика диффузии атомов в кристаллах. М.: Мир, 1971. 280 c.

8. Kondo J. Solid state physics // Academic Press, New York. 1969. Vol. 23. P. 183

9. Лыгденов Б. Д. Интенсификация процессов формирования структуры диффузионного слоя при химико-термической обработке сталей: дис. ...док техн. наук. Барнаул. 2009. 354 c.

10. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1976. 420 с.

11. Усманов Э. И., Резяпова Л. Р., Валиев Р. З. Высокопрочное состояние и механизмы упрочнения титана с ультрамелкозернистой структурой // Физическая мезомеханика. 2003. T. 26. №3. С. 5-17.

12. Tong W.P., Han Z., Wang L.M. Low-temperature nitriding of 38CrMoAl steel with a nanostructured surface layer induced by surface mechanical attrition treatment alloy // Surface & Coatings Technology. 2008. Vol. 202. P. 4957-4963.

13. Ferkel H. [et al.]. RF plasma nitriding of severely deformed iron-based alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2003. Vol. 348. P. 100-110.

14. Nishimoto A., Akamatsu K., Effect of pre-deforming on low temperature plasma nitriding of austenitic stainless steel // Plasma Process. Polym. 2009. Vol. 6. P. 306309.

15. Sklizkov I. D. [et al.] Investigation of influence of ion nitriding in the glow discharge with magnetic field on microstructure and microhardness of steel HSS M2 with preliminary plastic deformation // Materials. Technologies. Design. 2023. T.5. Vol 3 (13). P. 143-151.

16. Исламгалиев Р.К. Низкотемпературное ионное азотирование конструкционных высоколегированных сталей аустенитного и мартенситного классов с ультрамелкозернистой структурой [и др.] // Вестник УГАТУ. 2019. №2 (84). C. 3-9.

17. Мингажаев А. Д., Яшина А. C. Азотирование деталей из легированных сталей с использованием эффекта поверхностного пластического деформирования// Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации. 2018. С. 118-121.

18. Москвина В. А., Майер Г. Г., Мельников Е. В. Фазовый состав и особенности разрушения поверхностного слоя аустенитной нержавеющей стали, подвергнутой ионному азотированию // Перспективы развития фундаментальных наук. 2018. Т.1. С. 220-222.

19. Балахнин А. Н. Влияние холодной пластической деформации методом радиальной ковки на структуру и свойства стали 10Х3Г3МФ [и др.] // МиТОМ. 2012. № 11. С. 22-27.

20. Силина О. В., Югай С. С. Влияние размера зерна аустенита на азотируемость низкоуглеродистой мартенситной стали 12Х2Г2НМФТ // МиТОМ. 2010. № 11. С. 57-61.

21. Галин Р. Г., Дема Р. Р., Звягина Е. Ю. Диффузионное цинкование сталей в нанокристаллизованных порошках цинка с предварительной пластической деформацией // Перспективные материалы и технологии. 2017. T. 1. C. 280 - 294.

22. Климин В. В. Влияние объемной горячей пластической деформации на процессы азотирования и триботехнические свойства конструкционной стали 18ХГТ // Проблемы трибологии. 2011. №. 2. С. 91-95.

23. Пат. 2717124 Российская Федерация, МПК С23С 8/36 Способ интенсификации процесса низкотемпературного азотирования изделий из титановых сплавов / Рамазанов К. Н. [и др.]; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждения высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет". 2019136706; заявл. 14.11.2019; опубл. 18.03.2020.

24. Разоренов С. В. Влияние плотности дислокаций на сопротивление высокоскоростной деформации и разрушению в меди М1 и аустенитной нержавеющей стали [и др.] // Физическая мезомеханика. 2017. T. 20. №. 4. С. 4351.

25. Волков А. А. Применение ультразвуковых волн в процессе азотирования [и др.] // Инновационные технологии реновации в машиностроении. 2019. С. 161-162.

26. Александров В. А. Применение электрического разряда для интенсификации процесса азотирования [и др.] // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2017. №. 1. С. 49-55.

27. Шарифова Э. Г., Силина О. В., Макарова К. В. Анализ литературных данных по изучению способов интенсификации процесса азотирования // Master's Journal. 2015. №. 2. С. 60-65.

28. Чудина О. В. Комбинированные технологии поверхностного упрочнения конструкционных сталей: дис. ...док. техн. наук. Москва. 2004. 335 с.

29. Приходько В. М., Симонов Д. С. Комбинированные технологии ультразвукового пластического деформирования и азотирования // Наука и техника в дорожной отрасли. 2021. T. 2. С. 85-86.

30. Шевченко О. И., Трекин Г. Е. Процесс электроискровой цементации в ультразвуковом поле // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2016. Т. 18. №. 3. С. 63-76.

31. Ковалевская Ж. Г. Структура и свойства поверхностных слоев и покрытий при модифицирующей ультразвуковой обработке.:дис. ...док. техн. наук. Томск. 2018. 334 а

32. Безрукавая В. А. Ударно-волновое стимулирование процессов химико-термической обработки стали // Вестник ХНАДУ. 2009. №46. С. 99-101.

33. Демченко Л.Д., Надутов В.М., Черепова Ю.С. Влияние предварительной пластической деформации на структуру и свойства азотированных слоев в Бе // ОТТОМ-4. К. 2003. С. 205 - 209.

34. Ударные волны и явления высокоскоростной деформации металлов/ под ред. М. А. Мейерса, Л. Е. Мурра; пер. с англ. М.: Металлургия, 1984. 512 с.

35. Дидык Р. П. [и др.] Влияние предварительной ударно-волновой обработки на параметры борирования низколегированной стали // Металлофизика и новейшие технологии. 2008. Т. 30. № 9. С. 1289-1295.

36. Козечко В. А. Комплексная химико-термическая обработка конструкционных сталей // ScienceRise. 2015. Т. 4. №. 2 (9). С. 59-63.

37. Петрова Л. Г. [и др.]. Интенсификация процессов химико-термической обработки сталей. М.: МАДИ, 2019. 160 а

38. Петрова Л. Г. [и др.] Интенсификация процесса азотирования конструкционной низкоуглеродистой стали путем формирования каталитической пленки оксида меди // Упрочняющие технологии и покрытия. 2015. №. 3. С. 37-43.

39. Петрова Л.Г. Формирование композиционных наноструктурных покрытий на стальных деталях методами химико-термической обработки [и др.] // Вестник ХНАДУ. 2010. №. 51 С. 7—13.

40. Семенченко М. В. Технология диффузионного насыщения и термической обработки проволоки путем электроконтактного циклического нагрева // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. Промышленность. Прикладные науки. 2024. ^ 50. №. 2 С. 25—29.

41. Ткаченко Г. А., Ковальчук А. В. Особенности структурообразования диффузионных азотированных слоев на сталях в условиях термоциклирования //

Наука - образованию, производству, экономике.: Тез. докл. 16-й Международной научно-технической конференции. Минск. 2018. ^1. С 353.

42. Кошелева Е. А. Технология многокомпонентного диффузионного упрочнения поверхности деталей машин и инструмента для энергетического машиностроения [и др.] // Ползуновский вестник. 2010. № 1. С. 106-113.

43. Лыгденов Б. Д. [и др.] Термоциклирование. Структура и свойства. М.: АлтГТУ, 2014. 252 а

44. Ковальчук А. В., Верещак Н. А., Паценко Е. К. Применение циклического нагрева при азотировании легированных инструментальных сталей // Металлургия: Республиканский межведомственный сборник научных трудов. 2019. № 40. С. 179 - 187.

45. Гурьев А. М. Диффузионное термоциклическое упрочнение поверхности стальных изделий бором, титаном и хромом [и др.] // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2007. Т. 4. №. 1. С. 30-35.

46. Гурьев A. М. Новые методы диффузионного термоциклического упрочнения поверхности стальных изделий бором совместно с титаном и хромом [и др.] // Успехи современного естествознания. 2007. №. 10. С. 84-85.

47. Пацеко Е. К., Ковальчук А. В. Применение азотирования специальных сталей в условиях нестационарного нагрева // Металлургия: республиканский межведомственный сборник научных трудов. 2020. №. 41 (2). С. 117 - 125.

48. Гурьев A. М., Лыгденов Б. Д., Власова О. А. Интенсификация процессов химико-термической обработки металлов и сплавов // Фундаментальные исследования. 2008. № 8. С. 10-10.

49. Арзамасов Б. Н. Химико-термическая обработка в активизированных газовых средах. М.: Машиностроение, 1979. 224 а

50. Арзамасов Б. Н. [и др.]. Ионная химико-термическая обработка сплавов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. 400 а

51. Герасимов С. А. Повышение характеристик механических свойств теплостойких сталей методом активизации процесса азотирования [и др.]// Проблемы машиностроения и надежности машин. 2014. № 2. С. 90-96.

52. Hudis M. Study of ion-nitriding // Journal of Applied Physics. 1973. Т. 44. Vol. 4. P. 1489-1496.

53. Möller W. [et al.]. Surface processes and diffusion mechanisms of ion nitriding of stainless steel and aluminium // Surface and Coatings Technology. 2001. Т. 136. №2. 1-3. P. 73-79.

54. Ozbaysal K., Inal O. T. Structure and properties of ion-nitrided stainless steels // Journal of materials science. 1986. Т. 21. P. 4318-4326.

55. Michel H. [et al.]. Progress in the analysis of the mechanisms of ion nitriding // Surface and Coatings Technology. 1995. Т. 72. № 1-2. P. 103-111.

56. Wei R. [et al.]. A comparative study of beam ion implantation, plasma ion implantation and nitriding of AISI 304 stainless steel // Surface and Coatings Technology. 1996. Т. 83. №. 1-3. P. 235-242.

57. Lei M. K., Zhang Z. L. Plasma source ion nitriding: A new low temperature, low-pressure nitriding approach // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 1995. Т. 13. Vol. 6. P. 2986-2990.

58. Пат. 2058421 Российская Федерация, МПК С23С 8/36 Способ азотирования деталей из конструкционных легированных сталей / Герасимов С. А. [и др.]; заявитель и патентообладатель Герасимов С. А. [и др.]. 93050900/02; заявл. 10.11.1993; опубл. 20.04.1996.

59. Герасимов С. А., Куксенова Л. И., Алексеева М. С. Особенности формирования структуры и трибологических свойств азотированных сталей и сплавов // Вестник научно-технического развития. 2017. Т. 7. №. 119. С. 3-17.

60. Могильная Е. П., Дубасов В. М. Ионное азотирование изделий из конструкционной стали 38ХМФА // Ресурсозберiгаючi технологи виробництва та обробки тиском матерiалiв у машинобудуванш. 2013. №. 1. С. 193-198.

61. Бутенко О. И., Лахтин Ю. М. О механизме ускорения диффузии азота в железе при ионном насыщении // Металловедение и термическая обработка металлов. 1969. №. 6. С. 21-24.

62. Смирнов А. Е. Технологические возможности различных методов азотирования теплостойких сталей мартенситного класса [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 2021. №. 8. С. 36-43.

63. Дудан А. В. Повышение прочностных свойств поверхностей стальных деталей вакуумным термоциклическим азотированием в плазме пульсирующего тлеющего разряда [и др.] // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия B. Промышленность. Прикладные науки. 2020. №. 11. С. 45-54.

64. Термическая обработка в машиностроении: справ. / под ред. Ю.М. Лахтина, А.Г. Рахштадта. М.: Машиностроение, 1980. 783 с.

65. Оборин А. В., Богданов В. В., Оборин И. А. Ионное азотирование ответственных деталей судового машиностроения в ОАО" Калужский турбинный завод" // Упрочняющие технологии и покрытия. 2016. №. 10. С. 31-35.

66. Стефанович А. В., Мельниченко В. В., Лайко А. А. Строение азотированных слоев после ионноплазменного и газового азотирования // Наука - образованию, производству, экономике.: Тез. докл. 15-й Международной научно-технической конференции. Минск. 2017. ^1. С 456.

67. Герасимов С. А. Газобарическое азотирование сталей [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 2004. №. 6. С. 7-9.

68. Федотова А. Д. Возможности газобарического азотирования деталей, восстановленных сварочными технологиями // Электрофизические методы обработки в современной промышленности. 2022. С. 137-140.

69. Алексеева М. С. Влияние газобарического азотирования на свойства стали мартенситного класса [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 2017. №. 8. С. 52-56.

70. Куксенова Л. И. Структурные критерии качества поверхностного слоя, сформированного в условиях газобарического азотирования аустенитных сталей. [и др.] // Живучесть и конструкционное материаловедение. 2020. С. 131 - 134.

71. Гресс М. А., Мичугина М. С., Мухин Г. Г. Газобарическое азотирование аустенитной стали 12Х18Н10Т // Научные идеи С. Т. Кишкина и современное материаловедение. 2006. С. 217-219.

72. Куксенова Л. И. Разработка методологических основ оценки качества азотирования сталей триботехнического назначения [и др.] // ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. Т. 77. №. 1. С. 34-45.

73. Герасимов С. А. Исследование азотированного слоя стали 25Х5М после газобарического азотирования и термической обработки [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. №. 10. С. 25-25.

74. Пат. 2044606 Российская Федерация, МПК B23B 1/00 Способ получения поверхностей с чередующимися выступами и впадинами и инструмент для его реализации / Зубков Н. Н., Овчинников А. И.; заявитель и патентообладатель Зубков Н. Н., Овчинников А. И.; заявл. 30.04.1993; опубл. 27.09.1995.

75. Зубков Н. Н. Ремонт, восстановление и модернизация на основе метода деформирующего резания // Ремонт, восстановление, модернизация. 2003. №. 10. С 7-11.

76. Черковский Е. Н. Химико-термическая обработка оребренных поверхностных структур, полученных методом деформирующего резания // Политехнический молодежный журнал. 2020. №. 12. С. 2-2.

77. Кельциева И. А., Васильев С. Г. Химико-термическая обработка модифицированных поверхностных структур на титановых сплавах // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2016. №. 4. С. 14-24.

78. Пат. 2015202 Российская Федерация, МПК С23С 10/02 Способ упрочнения поверхности детали / Овчинников А. И. [и др.]; заявитель и патентообладатель Овчинников А. И. [и др.]. 5025701/02; заявл. 04.02.1992; опубл. 30.06.1994.

79. Крагельский И.В. Трение и износ / И. В. Крагельский. М.: Машиностроение, 1968. 480 с.

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

81. Куксенова Л. И. [и др.]. Методы исследования поверхностных слоев при трении. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. 76 а

82. Крагельский И. В., Щедров В. С. Развитие науки о трении. Сухое трение. М.: Изд-во АН СССР, 1956. 235 а

83. Герасимов С. А., Куксенова Л. И., Алексеева М. С. Особенности формирования структуры и трибологических свойств азотированных сталей и сплавов // Вестник научно-технического развития. 2017. Т. 7. №. 119. С. 3-17.

84. Куксенова Л. И. Оценка трибологической эффективности азотированных слоев конструкционных сталей // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2008. №. 4-1. С. 6-6.

85. Раткевич Г. В. Повышение износостойкости поверхностей трения модифицированием структуры сплавов лазерным излучением: дис. ...канд. техн. наук. Тверь . 2021. 137 а

86. Попов В.Л. Механика контактного взаимодействия и физика трения. От нанотрибологии до динамики землетрясений. М.: Физматлит, 2013. 352 с.

87. Малыгин Г.А. Пластичность и прочность микро-и нанокристаллических материалов // Физика твердого тела. 2007. Т. 49. №. 6. С. 961-982.

88. Игнатова О.Н. О существовании закона Холла-Петча в металлах [и др.] // Физическая мезомеханика. 2013. Т. 16. № 6. С. 89-93.

89. Севальнев Г. С. Влияние степени дисперсности структуры мартенсита и размера карбидной фазы на фрикционное взаимодействие в условиях сухого трения скольжения высокоуглеродистой комплексно-легированной стали [и др.] // Труды ВИАМ. 2022. №. 6 (112). С. 15-26.

90. Стеценко В. Ю., Ривкин А. И., Баранов К. Н. Влияние структурной дисперсности и содержания меди на фрикционную износостойкость эвтектического антифрикционного силумина АК15 // Литьё и металлургия. 2010. № 3 (56). С. 59-61.

91. Караваева М. В., Зарипов Н. Г., Шарипова С. Р. Влияние интенсивной пластической деформации на структуру и свойства высоколегированной стали 110Х18М-ШВД // Евразийское Научное Объединение. 2018. № 5-1. С. 46-49.

92. Чертовских С. В. Триботехнические характеристики ультрамелкозернистого титана и его сплавов :дис. ...канд. техн. наук. Уфа. 2008. 170 с.

93. Шустер Л. Ш. Триботехнические характеристики титана с ультрамелкозернистой структурой [и др.] // Трение и износ. 2005. Т. 26. №. 2. С. 208-214.

94. Чертовских С. В., Шустер Л. Ш. Зависимость триботехнических характеристик титановых сплавов от дисперсности микроструктуры // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2008. №. 12. С. 18-24.

95. Семенов Е. И., Белокуров О. А., Лавриненко В. Ю. Исследование влияния расположения волокон относительно контактной поверхности на ее стойкость на истирание // Механика деформируемого тела и обработки металлов давлением: сб. науч. трудов. 2001. Ч. 1. С. 55-60.

96. Лавриненко В. Ю. Разработка методики автоматизированного проектирования процессов высадки поковок типа стержня с шаровой головкой с направленным волокнистым строением : дис. ...док. техн. наук. Москва. 2004. 245 с.

97. Троп А.А. Управление технологическими процессами обогатительных фабрик / А.А. Троп, В.З. Козин, Е.В. Прокофьев. М.: Недра, 1986. 315 с.

98. Колесников А.Г. Исследование возможности получения субмикро- и наноразмерной структуры в многослойных материалах методом горячей прокатки [и др.] // Производство проката. 2010. № 3. С. 25-31

99. Табатчикова Т. И. Структура и свойства многослойного материала на основе сталей, полученного методом горячей пакетной прокатки [и др.] // Физика металлов и металловедение. 2013. Т. 114. № 7. С. 633-646.

100. Плохих А. И. О возможности применения многослойных металлических материалов для изготовления баллонов высокого давления // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2014. Т. 16. №. 4. С. 97-106.

101. Schmiedt A. Production- and microstructure-based fatigue assessment of metallic AISI 304/430 multilayer materials produced by hot pack rolling // Materialpruefung. 2017. Т. 59. № 2. P. 123-129.

102. Власова Д. В. Исследование влияния диффузии легирующих элементов на фазовый состав многослойного стального материала [и др.] // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2019. №. 29. С. 13-18.

103. Плохих А. И. Исследование влияния диффузионной подвижности легирующих элементов на стабильность структуры многослойных металлических материалов [и др.] // Наука и образование: электронное научно-техническое издание. 2011. № 11. С. 1-16.

104. Патент на изобретение 2380234 Российская Федерация, МПК В 32 В 15/00. Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой: опубл. 27.01.2010. Бюл. № 3. / А.Г. Колесников [и др.] 6 с.

105. Патент на изобретение 2428289 Российская Федерация, МПК В 23 К 20/22. Способ получения многослойных металлических листов со стабильной субмикро-и наноразмерной структурой: опубл. 10.09.2011. Бюл. № 25 / А.Г. Колесников [и др.]. 7 с.

106. Колесников А. Г., Плохих А. И. Конструкционные металлические материалы с субмикро-и наноразмерной структурой // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э Баумана. Серия «Приборостроение». 2010. №. Спецвыпуск. С. 44-52.

107. Белоцкий А. В. О растворимости азота в легированном феррите [и др.] // Украинский физический журнал. 1968. Т. 13. №. 10. С. 1749.

108. Петрова Л. Г. Упрочнение аустенитных сталей и сплавов за счет формирования твердого раствора при азотировании // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. №. 4. С. 9-17.

109. Аверин В. В., Ревякин А. В., Федорченко В. И. Азот в металлах. М.: Металлургия, 1976. 224 с.

110. Щукина Л. Е. Исследование и разработка процесса легирования металла азотом в агрегатах специальной электрометаллургии с целью повышения качества стали :дис. ...канд. техн. наук. Москва. 2018. 115 а

111. Dolgopolov N. A. et al. Diffusion of copper along the grain boundaries in aluminum // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2009. Т. 50. P. 133-137.

112. Мохов Е. Н. Диффузия фосфора в карбиде кремния [и др.] // Физика твердого тела. 1992. Т. 34. №. 6. С. 1956-1958.

113. Поликевич К. Б. Диффузия азота по границам слоев при азотировании многослойных материалов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2024. Т. 67. №. 3. С. 318-324.

114. Баландин И. Л., Бокштейн Б. С. Температурная и ориентационная зависимости коэффициентов зернограничной диффузии сурьмы в бикристаллах меди // Физика твердого тела. 1997. Т. 39. №. 7. С. 1153-1157.

115. Le Claire A. D. The analysis of grain boundary diffusion measurements // British Journal of Applied Physics. 1963. Т. 14. Vol. 6. P. 351.

116. Каур И. Диффузия по границам зерен и фаз/ И. Каур, В. Густ; пер. с англ. к.ф. - м.н. Страумала Б. Б. М.: Металлургия, 1991. 448 с.

117. Румшиский Л.З., Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. 192 с.

118. Федоров А. А. Диффузия азота в нержавеющей стали // Технические науки в России и за рубежом: материалы III Междунар. науч. конф. 2014. T.0. C. 85-88.

119. Белоцкий А. В. О растворимости азота в легированном феррите [и др.] // Украинский физический журнал. 1968. Т. 13. №. 10. С. 1749.

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

121. Гудремон Э. Специальные стали. М.: Металлургия, 1996 . 736 с.

122. Колесников А.Г. Исследование особенностей формирования субмикро- и наноразмерной структуры в многослойных материалах методом горячей прокатки [и др.] // МиТОМ. 2010. № 6. С. 44-49

123. Hondros E.D., Seah M.P. Grain boundary segregation // Proceeding of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences. 1973. T. 335. № 1601. P. 191-212.

Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы в учебный процесс

результатов научно-нсследовательской работы в образовательный процесс

В ФГАОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (национальный исследовательский университет) внедрены в образовательный процесс кафедры «Материаловедение», в курс дисциплины по выбору (основная) «Многослойные металлические материалы конструкционного назначения» основной профессиональной образовательной программы для направления подготовки 22,04 01 «Материаловедение и технологии материалов - Материаловедение, технологии получения и обработки материалов со специальными свойствами», а также ао вновь создаваемый курс дисциплины по выбору (основная) «Диффузия в твердых телах» основной профессиональной образовательной программы для направления подготовки 22:03.01 «Материаловедение и технологии материалов - Материаловедение в машиностроении», следующие результаты научно-исследовательской работы, выполненные в рамках кандидатской диссертации соискателя кафедры «Материаловедение» Полнкевнч Ксении Борнео вин:

В дисциплине «Многослойные металлические материалы конструкционного назначения»

I. Результаты исследования межслон ного диффузионного перераспределения элементов замещения в многослойных материалах. Форма внедрения: лекционный материал модуля № 2 части 2.1, «Многослойные конструкционные материалы с субмнкро- и наноструктурой», раздел 2.1.4 «Влияние межслойнон диффузии легирующих элементов на

УТВЕРЖДАЮ

и.о. Первого проректора-проректора по учебной работе

АКТ ВНЕДРЕШчл

нарушений ламинарного строения вследствие фазовой пфекристалжш-шш» в объеме 2 часа аудиторных занятий и 2 часов с ано стоя тельной работы студентов.

В дисциплине «Диффузии и твердых тел их»

1, Результаты исследования диффузионных процессов атомои внедрения и замещения помежслойным границам, по границам зерен и фаз. Форма внедрения: лекционный материал модуля № 2 «Диффузия по границам зерен и фаз» в объеме 12 аудиторных часов, лабораторией практикум модуля № 2 «Диффузия по границам зерен и фаз» в объеме б часов и 7,5 часов самостоятельной работы.

Заключение: общий объем внедрения результатов научно-исследовательской работы, выполненные в рамках кандидатской диссертации соискателя кафедры «Материаловедение» Полихевич Ксении Борисовны, составил 20 часов аудиторных занятий и 9,5 часов самостоятельной работы студентов,

Декан факультета МТ

Заведующий, кафедрой «Материал онедек не»

А.И. Плохих