CC BY
21Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2019 Том 21 № 2 с. 97-109 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-97-109
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)
Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov
ТЕХНОЛОГИЯ ОБОРУДОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Влияние низкотемпературной цементации в плазме электронного пучка на упрочнение и шероховатость поверхности метастабильной аустенитной стали
Полина Скорынина 1 а , Алексей Макаров 1 23 ", Андрей Меньшаков 4 c, Алевтина Осинцева
1, 2, 3, b
4, c
1, d
Институт машиноведения УрО РАН, ул. Комсомольская, 34, г. Екатеринбург, 620049, Россия
2
Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, ул. С. Ковалевской, 18, г. Екатеринбург, 620108, Россия
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, ул. Мира, 19, г. Екатеринбург, 620002, Россия
4
Институт электрофизики УрО РАН, ул. Амундсена, 106, г. Екатеринбург, 620016, Россия
//orcid.org/0000-0002-2228-0643. © аутйипр.игап.ги. //orcid.org/0000-0003-0043-8435. © овЫвеуШЙтасЬд
;://orcid.org/0000-0002-8904-7600, © polina.skoryninawimail.ru. Ь С https://orcid.org/0000-0003-3715-7741. ©nenshakovandreyMmailru. Л
ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ
УДК 621.785.52
История статьи: Поступила: 24 марта 2019 Рецензирование: 8 апреля 2019 Принята к печати: 11 апреля 2019 Доступно онлайн: 15 июня 2019
Ключевые слова:
Аустенитная нержавеющая сталь Плазменная цементация Электронный пучок Микротвердость Шероховатость
Финансирование
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 18-38-00561_мол_а и в рамках государственных заданий ИМАШ УрО РАН по теме № АААА-А18-118020790148-1 и ИФМ УрО РАН по теме «Структура» № АААА-А18-118020190116-6. Исследования выполнены в ЦКП «Пластометрия» ИМАШ УрО РАН.
АННОТАЦИЯ
Введение. Низкотемпературная плазменная цементация является эффективным способом повышения твердости термически неупрочняемых аустенитных хромоникелевых сталей. Использование низкоэнергетичных (до 1 кэВ) электронных пучков для плазменного модифицирования поверхности позволяет не только эффективно генерировать плазму, но и нагревать до высокой температуры помещаемые в плазму объекты без использования дополнительного внешнего нагрева. Однако в литературе отсутствуют сведения о цементации аустенитных нержавеющих сталей с использованием плазмы, генерируемой электронным пучком. Существенное влияние на уровень обеспечиваемых характеристик и формируемый фазовый состав аустенитных сталей оказывает температура цементации. Важно также учитывать, что применение ионно-плазменных химико-термических обработок может приводить к изменению шероховатости обрабатываемой поверхности. Цель работы заключается в изучении влияния температуры цементации в плазме низкоэнергетичного электронного пучка в диапазоне Тц = 350...500 °С на фазовый состав, шероховатость, глубину и упрочнение цементованного слоя аустенитной стали 04Х17Н8Т (АК1 321). Методы исследования: измерение микротвердости, рентгеноструктурный фазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия и оптическая профилометрия. Результаты и обсуждение. Цементация в плазме, генерируемой электронным пучком, при Тц = 350.500 °С обеспечивает повышение микротвердости поверхности аустенитной стали в 5,5 раз (до ~ 1100 НУ 0,025). Установлено, что глубина упрочненного слоя в сильной степени зависит от температуры цементации и составляет 25 мкм при Тц = 350 °С, а при дальнейшем повышении температуры цементации возрастает вплоть до 200 мкм при Тц = 500 °С. Эффективное упрочнение поверхностного слоя нержавеющей стали связано с формированием пересыщенного углеродом аустенита ус и карбидов Сг23С6 при Тц = 350.500 °С, а также карбидов Сг7С3 при Тц = 500 °С. Показано, что цементация электрополированной поверхности стали при температурах 400.500 °С сопровождается ростом параметра шероховатости Я до 0,73.1,06 мкм. Снижение температуры цементации до Тц = 350 °С приводит к формированию поверхности со значительно более низким параметром шероховатости Яа = 0,15 мкм.
Для цитирования: Влияние низкотемпературной цементации в плазме электронного пучка на упрочнение и шероховатость поверхности метастабильной аустенитной стали / П.А. Скорынина, А.В. Макаров, А.И. Меньшаков, А.Л. Осинцева // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2019. - Т. 21, № 2. - С. 97-109. - БО!: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-97-109.
Введение
*Адрес для переписки
Скорынина Полина Андреевна, младший научный сотрудник Институт машиноведения УрО РАН, ул. Комсомольская, 34, г. Екатеринбург, 620049, Россия Тел.: 8 (343) 362-30-33, e-mail: polina.skorynina@mail.ru
Аустенитные хромоникелевые стали обладают высокой коррозионной стойкостью и технологичностью, ввиду чего находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Однако для аустенитных сталей характерны низкие прочностные характеристики и износо-
стойкость, которые не улучшаются термическом обработкой. Определяющую роль в обеспечении эксплуатационных свойств изделий играет поверхность материала, поскольку именно поверхностные слои в первую очередь подвергаются износу, контактным нагрузкам и воздействию коррозионных сред. Деформационное упрочнение поверхностных слоев аустенитных сталей обеспечивают современные методы поверхностного пластического деформирования: обработка БМАТ (ультразвуковая обработка шариками в вакууме) [1], дробеструйная [2], ультразвуковая [3], а также и фрикционные обработки в условиях трения скольжения [4-8] и с перемешиванием материала [9]. Эффективное повышение твердости и износостойкости аустенитных сталей достигается химическим модифицированием их поверхностного слоя с использованием таких химико-термических обработок, как низкотемпературное азотирование [10-13] и низкотемпературная цементация [14-19].
Низкотемпературная цементация в отличие от обычной проводится при температуре не более 500 °С и поэтому существенно снижает вероятность карбидообразования [16], вследствие чего не приводит к ухудшению коррозионных свойств поверхности нержавеющей стали [20]. Даже незначительное изменение температуры цементации существенно влияет на коррозионную стойкость аустенитных сталей. Так, в работе [19] показано, что коррозионная стойкость поверхностного слоя аустенитной стали 0Сг17№14Мо2 после цементации при температурах 450 и 470 °С заметно выше, чем после цементации при 500 °С.
Активная диффузия углерода в металл при низких температурах реализуется в процессе плазменной цементации, когда углерод вводится в плазму, из которой он поступает на обрабатываемую поверхность и далее проникает в объем материала [20-22]. Обычно для плазменной цементации используют установки тлеющего разряда [20, 23, 24]. Однако для генерации плазмы могут быть использованы также низкоэнер-гетичные (до 1 кэВ) электронные пучки [12, 13, 25, 26]. В таком разряде быстрые электроны эффективно генерируют плазму высокой плотно-
1Г110 1Г112 -3
сти 10 ...10 см и могут нагревать до высокой температуры помещаемые в плазму объекты. Этот способ позволяет изменять температуру
погруженных в плазму изделий без использования дополнительного внешнего нагрева, посредством регулирования параметров пучка и отрицательного потенциала. В работах [12, 13, 25, 26] такой метод генерации плазмы использовался для азотирования аустенитной стали. Однако для цементации данный подход ранее не применялся.
Значительное влияние на структурно-фазовое состояние, глубину и упрочнение цементованного слоя оказывает температура газовой или плазменной цементации [14, 23, 27]. Сведения о достигаемой при плазменной цементации твердости аустенитных сталей существенно различаются: 700 НУ [21], 900 НУ 0,025 [20], 950 НУ 0,05 [28]. Важно также учитывать, что низкотемпературная цементация, формирующая упрочненный слой лишь небольшой толщины [20], ограничивает возможность последующей механической обработки. Поэтому целесообразно рассматривать низкотемпературную цементацию в качестве финишной обработки, которая должна обеспечивать низкую шероховатость поверхности. Однако ионно-плазменные обработки могут, напротив, приводить к существенному росту шероховатости поверхности [29-31].
Таким образом, целью настоящей работы стало исследование влияния температуры цементации в плазме электронного пучка на фазовый состав, шероховатость поверхности, глубину и упрочнение модифицированного слоя нержавеющей аустенитной стали 04Х17Н8Т (Л1Ш 321).
Методика исследований
Исследовали коррозионно-стойкую аусте-нитную сталь 04Х17Н8Т (аналог АШ 321) состава в мас. %: 0,04 С; 16,77 Сг; 8,44 N1; 1,15 Мп; 0,67 0,32 Т1; 0,31 Си; 0,26 Мо; 0,12 Со; 0,12 У; 0,04 Р; 0,03 0,005 Б. Образцы размером 40*25*10 мм вырезали из листовой стали методом электроискровой резки и подвергали закалке от 1100 °С с охлаждением в воде, механическому шлифованию и электролитическому полированию.
Цементацию образцов проводили в ар-гоноацетиленовой плазме, генерируемой низкоэнергетичным электронным пучком, с применением двухступенчатого источника широкого (П = 100 мм) электронного пучка с
98
сетчатым плазменным катодом. Схема лабораторной установки для цементации изображена на рис. 1.
Таблица 1 Table 1
Режимы плазменной цементации стали 04Х17Н8Т
Regimes of steel 04Cr17Ni8T plasma carburization
Тц, оС I2, А Uz, в Ji, мА/см2
350 2,9 200 3,4
400 3,3 210 3,8
450 3,6 280 4,2
500 4,3 310 5,0
Рис. 1. Схема установки для цементации: 1 - полый катод; 2 - полый анод; 3 - сетка плазменного анода; 4 - образцы; 5 - изолированный стол;
6 - коллектор
Fig. 1. Carburization installation scheme:
1 - hollow cathode; 2 - hollow anode; 3 - plasma anode grid; 4 - samples; 5 - insulated table; 6 - collector
На начальной стадии зажигался тлеющий разряд в среде аргона (30 см3/мин), после чего между сеткой и разрядной камерой прикладывалось ускоряющее напряжение (U2). На столик с образцами подавалось напряжение смещения (-350 В относительно разрядной камеры) и в течение 30 мин проводились ионная очистка и нагрев образцов. На следующей стадии в камеру напускался ацетилен (1,5 см /мин) и устанавливались параметры пучка (ток I2, напряжение U2), табл. 1, обеспечивающие нагрев до требуемой температуры (Гц = 350, 400, 450 и 500 °С), после чего проводилась выдержка образцов в установившемся режиме в течение 6 ч.
Рентгенографическое исследование выполняли на дифрактометре Shimadzu XRD-7000 в СгКа-излучении. Определяли фазовый состав, интегральную ширину B линии (111 )у и параметр решетки аустенита aA. Содержание углерода в у-твердом растворе определяли, используя формулу aA = 3,555 + 0,044 р [32], где aA - пара-
метр решетки аустенита; р - содержание углерода. Для уточнения результатов расчета использовали диаграмму зависимостей d/n от содержания углерода, где d/n - межплоскостное расстояние [33]. Микротвердость определяли по методу восстановленного отпечатка на приборе SHI-MADZU HMV-G21DT при нагрузке на индентор Виккерса 0,245 Н. Шероховатость поверхности образцов с определением среднеарифметического отклонения профиля Ra изучали на оптическом профилометре Wyko NT-1100. Для оценки глубины упрочненного слоя на поперечных шлифах определяли изменение микротвердости и исследовали структуру с использованием электронного сканирующего микроскопа Tescan VEGA II XMU.
Результаты и их обсуждение
Согласно данным, представленным на рис. 2, цементация в плазме электронного пучка обеспечивает эффективное упрочнение поверхностного слоя аустенитной стали 04Х17Н8Т с исходной микротвердостью 200 HV 0,025. Во всем температурном интервале цементации Тц = 350...500 °С отмечаются близкие уровни упрочнения ~1100 HV 0,025 непосредственно на поверхности образцов. По мере удаления от поверхности микротвердость непрерывно снижается, при этом глубина упрочненного слоя в сильной степени зависит от температуры цементации (рис. 2 и табл. 2).
При минимальной температуре цементации Тц = 350 °С глубина упрочненного слоя, отчетливо выявляемого на поперечном шлифе (рис. 3, а), составляет ~25 мкм. На снижение микротвердости по глубине рассматриваемого слоя ука-
Рис. 2. Изменение микротвердости HV 0,025 по глубине поверхностного слоя стали 04Х17Н8Т (h - расстояние от поверхности) после цементации в плазме электронного пучка при температурах: Тц = 350 С (а); Тц = 400 °С (б); Тц = 450 °С (в); Тц = 500 °С (г)
Fig. 2. Changing in microhardness HV 0.025 in depth of the surface layer of the steel 04Cr17Ni8T (h - the distance from the surface) after carburization in the electron beam plasma at temperatures:
T = 350 °C (a), T = 400 °C (б), T = 450 °C (в), T = 500 °C (г)
б
а
в
г
зывает соответствующее увеличение размеров отпечатков индентора Виккерса (рис. 4). С повышением температуры цементации до 400, 450 и 500 °С глубина упрочненного слоя возрастает до 40, 90 и 200 мкм соответственно (см. рис. 2, б-г, табл. 2, рис. 3, б). Это объясняется усилением диффузии углерода в стальную поверхность при более высоких температурах обработки.
Отмеченные результаты свидетельствуют о высокой эффективности применения плазмы, генерируемой низкоэнергетичным электронным пучком, для упрочнения аустенитной хромони-
келевой стали. После цементации в плазме тлеющего разряда стали А1Б1 3218Б глубина слоя составила лишь 8 и 18 мкм при температурах цементации Г = 440 и 500 °С [23], а в стали АШ 316Ь - 25 мкм при Гц = 470 °С [20]. Для цементации в плазме тлеющего разряда при температурах Гц = 400 °С и ниже данные практически отсутствуют.
Достигнутый в результате цементации в плазме электронного пучка при Гц = 350.. .500 °С уровень упрочнения поверхности исследуемой стали (1100 НУ 0,025) превышает упрочнение,
Таблица 2 Table 2
Влияние плазменной цементации при температурах ТЦ на глубину цементованного слоя, фазовый состав, интегральную ширину рентгеновской линии В (111)у и параметр шероховатости R стали
04Х17Н8Т
Influence of plasma carburization at temperatures Г on the depth of the carburized layer, phase composition, integral width of the x-ray line (111)y and the roughness parameter Ra of the steel 04Cr17Ni8T
Обработка Глубина цементованого слоя, мкм Фазовый состав В (111)у, мин R , мкм a
Закалка - Y 30,0 0,03
Цементация при Тц = 350 °С 25 Те, Cr23C6 48,5 0,15
Цементация при Тц = 400 °С 40 Те, Cr23C6 45,0 0,73
Цементация при Тц = 450 °С 90 Те, Cr23C6 45,0 1,06
Цементация при Тц = 500 °С 200 Те, Cr7C3, Cr23C6 46,0 0,73
а б
Рис. 3. Изображения на электронном сканирующем микроскопе поверхностных слоев стали 04Х17Н8Т после цементации в плазме электронного пучка при Тц = 350 °С (а) и Тц = 450 °С (б),
пунктиром указана граница упрочненного слоя
Fig. 3. Electron scanning microscope images of the surface layers of the steel 04Cr17Ni8T after carburization in the electron beam plasma at Тс = 350 °C (a) and Тс = 450 °C (б), the dotted line indicates
the boundary of the hardened layer
достигаемое при других видах плазменной цементации аустенитных сталей (700... 950 НУ) [20, 21, 28]. Так, цементация в плазме тлеющего разряда при температуре 470 °С в течение 15 часов обеспечивает рост микротвердости на поверхности стали АШ 316Ь до 900 НУ 0,025 [20]. Уровень упрочнения метастабильной аустенит-ной хромоникелевой стали 870.900 НУ 0,025
может быть получен также с использованием комбинированной деформационно-термической обработки, включающей наноструктурирующую фрикционную обработку и отжиг при температурах 400.450 °С [34]. Однако микротвердость, достигаемая при цементации даже с использованием плазмы электронного пучка, уступает микротвердости аустенитных сталей, подвер-
обработка металлов
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Рис.4. Изображение поверхностного слоя стали 04Х17Н8Т, подвергнутой цементации в плазме электронного пучка при Тц = 350 °С
Fig.4. Image of the surface layer of the steel 04Cr17Ni8T subjected to carburization in the electron beam plasma at T =350°C
с
гнутых плазменному азотированию [31, 35-37]. Согласно данным, приведенным в работах [26, 31], азотирование в плазме электронного пучка при температурах 350...500 °С обеспечивает рост микротвердости поверхности рассматриваемой стали 04Х17Н8Т до 1390-1450 HV 0,025.
Рентгеноструктурный фазовый анализ аусте-нитной стали 04Х17Н8Т показывает, что цементация приводит к росту ширины В рентгеновской линии (111)у от 30,0 мин (у закаленной стали) до 45,0...48,5 мин (см. табл. 2 и рис. 5). Это обусловлено микродеформациями (увеличением микроискажений) кристаллической решетки, вызванными повышенным содержанием в ней углерода (рис. 6) и ростом плотности дислокаций. Наблюдается также смещение линий аустенита (111 )у и (200)у у стали, подвергнутой цементации при температурах 350 и 500 °С, в сторону меньших углов по сравнению с положением рентгеновских линий у исходной закаленной стали (см. рис. 5). Это характерно для так называемого в литературе «расширенного» аустенита (expanded austenite), пересыщенного азотом или углеродом [28, 36]. Рентгенострук-турный анализ стали указывает также на присутствие на поверхности цементованного слоя карбидов хрома Cr23C6 при Тц = 350.500 °С, а также дополнительно карбидов хрома Cr7C3 при Тц = 500 °С (см. табл. 2 и рис. 5). Низкая интен-
сивность карбидных пиков рентгеновских линий свидетельствует о незначительном содержании карбидов в стали после цементации при температуре Гц = 350 °С (см. рис. 5, б).
Согласно табл. 2, рис. 5 и 6 исследуемая сталь, подвергнутая цементации при минимальной температуре Гц = 350 °С, характеризуется наибольшими величинами ширины В рентгеновской линии (111 )у, смещения рентгеновских линий аустенита (111 )у и (200)у, а также рассчитанного по параметру кристаллической решетки аустенита содержания углерода в твердом растворе (2,45 мас. %). В работе [21] подобным образом для стали А1Ш 316Ь, подвергнутой
Рис. 5. Рентгеновские дифрактограммы поверхности стали 04Х17Н8Т после закалки (а) и цементации в плазме электронного пучка при Т = 350 °С (б) и 500 °С (в)
Fig. 5. XRD patterns of the steel 04Cr17Ni8T surface after quenching (a) and carburization in the electron beam plasma at T = 350 °C (б) and 500 °C (в)
Рис. 6. Содержание углерода в у-твердом растворе стали 04Х17Н8Т в зависимости от температуры цементации Тц в плазме электронного пучка
Fig. 6. The content of carbon in y-solid solution of the steel 04Cr17Ni8T depending on the carburization temperature Тс in the electron beam plasma
цементации, наблюдали увеличение сдвига рентгеновских линий аустенита с ростом концентрации углерода в у-твердом растворе. При увеличении температуры цементации содержание углерода в аустените снижается до 0,9 мас. % при Тц = 500 °С, что в 2,7 раза меньше, чем при Тц = 350 °С (см. рис. 6). Рентгеновские линии аустенита (111 )у и (200)у при Тц = 500 °С смещаются на меньшую величину, чем при Тц = 350 °С (см. рис. 5). Это, по-видимому, отражает рост количества карбидных фаз в цементованном слое. О возможности карбидообра-зования с увеличением температуры газовой и плазменной цементации свидетельствуют данные [16, 23].
Таким образом, отмеченный пятикратный рост микротвердости поверхности исследуемой стали 04Х17Н8Т обусловлен формированием пересыщенного углеродом «расширенного» аустенита уС и карбидов хрома (см. рис. 2 и 5). При температуре цементации 350 °С достигаемый уровень твердости (~1100 HV 0,025) обеспечивается за счет формирования «расширенного» аустенита уС, содержащего максимальное количество углерода, и, по-видимому, небольшого количества высокодисперсных карбидов Cr23C6, имеющих твердость 1100.1150 HV (см.
табл. 2, рис. 5, б). При Тц = 500 °С значительный вклад в упрочнение цементованной стали до 1100 НУ 0,025, по-видимому, вносят карбиды Сг7С3 (твердостью 1600.1800 НУ) и Сг23С6 (см. табл. 2 и рис. 5, в), которые обеспечивают такой же уровень микротвердости, как и при низких температурах цементации (см. рис. 2), при существенно меньшем насыщении у-твердого раствора углеродом (см. рис. 6). Следовательно, при низких температурах цементации преобладающими являются твердорастворный и дислокационный механизмы упрочнения, а при повышении температуры цементации вплоть до 500 °С возрастает вклад в упрочнение дисперсионного механизма.
Методом оптической профилометрии в результате проведения цементации установлено ухудшение качества электрополированной поверхности аустенитной стали 04Х17Н8Т, имеющей исходную шероховатость Яа = 0,03 мкм (см. табл. 2 и рис. 7).
После цементации при температурах 400 и 500 °С значения параметра шероховатости Яа возрастают до 0,73 мкм. Однако наибольшей шероховатостью (Яа = 1,06 мкм) характеризуется поверхность стали, подвергнутой цементации при Тц = 450 °С (см. табл. 2 и рис. 7, а). Такая шероховатость может быть неприемлемой в случае применения цементации в качестве финишной обработки прецизионных изделий. Наиболее качественная поверхность со значением параметра шероховатости Яа = 0,15 мкм формируется в результате цементации при Тц = 350 °С (см. табл. 2 и рис. 7, б). Схожая зависимость параметра Яа от температуры обработки была установлена для азотирования в плазме электронного пучка рассматриваемой стали 04Х17Н8Т [31]. После азотирования при ТА = 450 °С параметр шероховатости Яа составил 2,23 мкм, существенно превышая значения Яа при ТА = 400 °С (0,87 мкм) и ТА = 500 °С (0,88 мкм), а азотирование при ТА = 350 °С позволило получить поверхность с параметром Яа = 0,27 мкм.
Выводы
Впервые рассмотрены возможности применения цементации в плазме электронного пучка для упрочнения и формирования низкой шероховатости поверхности аустенитной хромонике-левой стали.
б
Рис. 7. Трехмерные профилограммы поверхности закаленной стали 04Х17Н8Т после цементации в плазме
электронного пучка при Тц = 450 °С (а) и Тц = 350 °С (б)
Fig. 7. Three-dimensional surface profilograms of hardened steel 04Cr17Ni8T after carburization in electron beam
plasma at T = 450 °C (a) and T = 350 °C (б)
Показано, что указанная цементация при температурах Тц = 350.500 °С формирует на поверхности стали 04Х17Н8Т (АШ 321) упрочненные до 1100 НУ 0,025 слои. Повышение температуры цементации от Тц = 350 °С до Тц = 500 °С приводит к росту глубины упрочненного слоя от 25 до 200 мкм. Эффективное упрочнение поверхности аустенитной стали при цементации обусловлено формированием пересыщенного углеродом аустенита уС и карбидов Сг23С6 при Т = 350.500 °С, а также карбидов Сг7С3 при Тц = 500 °С.
В результате плазменной цементации при Тц = 400.500 °С происходит рост шероховатости исходной электрополированной поверхности стали до Яа = 0,73.1,06 мкм. Снижение температуры цементации до Гц = 350 °С позволяет уменьшить значение параметра шероховатости цементованной поверхности до Яа = 0,15 мкм.
Таким образом, цементация в плазме низко-энергетичного электронного пучка при температурах Гц = 350.500 °С является эффективным способом повышения твердости термически не-упрочняемой аустенитной Сг-№ стали, а модифицирование углеродом при минимальной температуре Тц = 350 °С обеспечивает также низкую шероховатость цементованной поверхности. Это позволяет рассматривать указанную технологию в качестве перспективной финишной упрочняющей обработки прецизионных изделий из нержавеющих аустенитных сталей.
Список литературы
1. Gatey A.M., Hosmani S.S., Singh R.P. Surface mechanical attrition treated AISI 304L steel: role of process parameters // Surface Engineering. - 2016. -Vol. 32, iss. 1. - P. 69-78. - DOI: 10.1179/1743294415 Y.0000000056.
2. Characterization of the phase transformation in a nanostructured surface layer of 304 stainless steel induced by high-energy shot peening / Z. Ni, X. Wang, J. Wang, E. Wu // Physica B-Condensed Matter. -2003. - Vol. 334. - P. 221-228. - DOI: 10.1016/S0921-4526(03)00069-3.
3. Effect of structure evolution induced by ultrasonic peening on the corrosion behavior of AISI-321 stainless steel / B.N. Mordyuk, G.I. Prokopenko, M.A. Vasylyev, M.O. Iefimov // Materials Science and Engineering: A. -2007. - Vol. 458, iss. 1-2. - P. 253-261. - DOI: 10.1016/j. msea.2006.12.049.
4. Baraz V.R., Kartak B.R., Mineeva O.N. Special features of friction hardening of austenitic steel with unstable y-phase // Metal Science and Heat Treatment. -2011. - Vol. 52, iss. 9. - P. 473-475. - DOI: 10.1007/ s11041-010-9302-x.
5. Повышение трибологических свойств аустенитной стали 12Х18Н10Т наноструктурирую-щей фрикционной обработкой / А.В. Макаров, П.А. Скорынина, А.Л. Осинцева, А.С. Юровских, Р.А. Саврай // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2015. - № 4 (69). -С. 80-92. - DOI: 10.17212/1994-6309-2015-4-80-92.
6. Baraz V.R., Fedorenko O.N. Special features of friction treatment of steels of the spring class // Metal Science and Heat Treatment. - 2016. - Vol. 57,
а
iss. 11-12. - P. 652-655. - DOI: 10.1007/s11041-016-9937-3.
7. Effect of the conditions of the nanostructuring frictional treatment process on the structural and phase states and the strengthening of metastable austenitic steel / A.V. Makarov, P.A. Skorynina, A.S. Yurovskikh, A.L. Osintseva // Physics of Metals and Metallography. -2017. - Vol. 118, iss. 12. - P. 1225-1235. - DOI: 10.1134/ S0031918X17120092.
8. Narkevich N.A., Shulepov I.A., Mironov Yu.P. Structure, mechanical, and tribotechnical properties of an austenitic nitrogen steel after frictional treatment // Physics of Metals and Metallography. - 2017. -Vol. 118, iss. 4. - P. 339-406. - DOI: 10.1134/ S0031918X17020090.
9. Microstructure and mechanical properties of friction stir processed AISI 316L stainless steel / M. Hajian, A. Abdollah-zadeh, S.S. Rezaei-Nejad, H.Assadi, S.M.M. Hadavi, K. Chung, M. Shokouhimehr // Materials and Design. - 2015. - Vol. 67. - P. 82-94. -DOI: 10.1016/j.matdes.2014.10.082.
10. Liang W. Surface modification of AISI 304 austenitic stainless steel by plasma nitriding // Applied Surface Science. - 2003. - Vol. 211. - P. 308-314. -DOI: 10.1016/S0169-4332(03)00260-5.
11. Microstructure and dry sliding wear resistance evaluation of plasma nitride austenitic stainless steel type AISI 316LN against different sliders / A. Deva-raju, A. Elayaperumal, J. Alphonsa, S.V. Kailas, S. Venugopal // Surface and Coatings Technology. -2012. -Vol. 207. - P. 406-412. - DOI: 10.1016/j. surfcoat.2012.07.031.
12. Gavrilov N.V., Mamaev A.S., Chukin A.V. Nitriding of stainless steel in plasma of a pulse electron beam // Technical Physics Letters. - 2016. - Vol. 42, iss. 5. - P. 491-494. - DOI: 10.1134/S1063785016050096.
13. Gavrilov N.V., Mamaev A.S., Chukin A.V. Nitriding of stainless steel in electron beam plasma in the pulsed and DC generation modes // Journal of Surface Investigation. - 2017. - Vol. 11, iss. 6. - P. 1167-1172. -DOI: 10.1134/S1027451017060076.
14. Cao Y., Ernst F., Michal G.M. Colossal carbon supersaturation in austenitic stainless steels carburized at low temperature // Acta Materialia. - 2003. - Vol. 51. -P. 4171-4181. - DOI: 10.1016/S1359-6454(03)00235-0.
15. Tokaji K., Kohyama K., Masayuki A. Fatigue behaviour and fracture mechanism of a 316 stainless steel hardened by carburizing // International Journal of Fatigue. - 2004. - Vol. 26, iss. 5. - P. 543-551. -DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2003.08.024.
16. Carbide precipitation in austenitic stainless steel carburized at low temperature / F. Ernst, Y. Cao, G.M. Michal, AH. Heuer // Acta Materialia. -2007. - Vol. 55. - P. 1895-1906. - DOI: 10.1016/j. actamat.2006.09.049.
17. Cheng L.H., Hwang K.S. Surface hardening of powder injection molded 3161 stainless steels through low-temperature carburization // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2013. - Vol. 44A, iss. 2. -P. 827-834. - DOI: 10.1007/s11661-012-1458-0.
18. Influence ofthe countermaterial on the dry sliding friction and wear behaviour oflow temperature carburized AISI316L steel / L. Ceschini, C. Chiavari, A. Marconi,
C. Martini // Tribology International. - 2013. - Vol. 67. -P. 36-43. - DOI: 10.1016/j.triboint.2013.06.013.
19. Structure and wear resistance of 0Cr17Ni14Mo2 austenitic stainless steel after low temperature gas carburising / F. Ma, L. Pan, L.J. Zhang, Y.F. Zhu, P. Li, M. Yang // Materials Research Innovations. - 2014. -Vol. 18. - P. 1023-1027. - DOI: 10.1179/1432891714Z .000000000551.
20. Sun Y. Tribocorrosion behavior of low temperature plasma carburized stainless steel // Surface and Coatings Technology. - 2013. - Vol. 228. - P. S342-S348. - DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.05.105.
21. Surface modification of austenitic steels by low-temperature carburization / I. Ciancaglioni, R. Donnini, S. Kaciulis, A. Mezzi, R. Montanari, N. Ucciardello, G. Verona-Rinati // Surface and Interface Analysis. -2012. - Vol. 44, iss. 8. - P. 1001-1004. - DOI: 10.1002/ sia.4894.
22. Modification of S phase on austenitic stainless steel using fine particle shot peening / M. Tsujikawa, M. Egawa, T. Sone, N. Ueda, T. Okano, K. Higashi // Surface and Coatings Technology. - 2013. - Vol. 228. -P. S318-S322. - DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.05.111.
23. Sun Y. Kinetics of low temperature plasma carburizing of austenitic stainless steels // Journal of Materials Processing Technology. - 2005. - Vol. 168. -P. 189-94. - DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2004.10.005.
24. Carburization of austenitic and ferritic steels in carbon-saturated sodium: preliminary results on the diffusion coefficient of carbon at 873 K / M. Romedenne, F. Rouillard, B. Dupray, D. Hamon, M. Tabarant,
D. Monceau // Oxidation of Metals. - 2016. - Vol. 87. -P. 643-653. - DOI: 10.1007/s11085-017-9733-5.
25. Abraha P., Yoshikawa Y., Katayama Y. Surface modification of steel surfaces by electron beam excited plasma processing // Vacuum. - 2009. - Vol. 83, iss. 3. -P. 497-500. - DOI: 10.1016/j.vacuum.2008.04.073.
26. Влияние непрерывного и газоциклического плазменного азотирования на качество нанострук-турированной поверхности аустенитной нержавеющей стали / А.В. Макаров, Н.В. Гаврилов, Г.В. Самойлова, А. С. Мамаев, А. Л. Осинцева, Р. А. Саврай // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2017. - № 2 (75). - С. 55-66. -DOI: 10.17212/1994-6309-2017-2-55-66.
27. Sun Y., Li X., Bell T. Structural characteristics of low temperature plasma carburised austenitic stainless
steel // Materials Science and Technology. - 1999. -Vol. 15, iss. 10. - P. 1171-1178. - DOI: 10.1179/02670 8399101505077.
28. Tong X., Zhang T., Ye W. Effect of carburizing atmosphere proportion on low temperature plasma carburizing of austenitic stainless steel // Advanced Materials, Mechanics and Industrial Engineering. -2014. - Vol. 598. - P. 90-93. - DOI: 10.4028/www. scientific.net/AMM.598.90.
29. Effect of shot peening and treatment temperature on wear and corrosion resistance of sequentially plasma treated AISI 316L steel / M R. Menezes, C. Godoy, V.T.L. Buono, M.M.M. Schvartzman, J.C.A.B. Wilson // Surface and Coatings Technology. - 2017. - Vol. 309. -P. 651-662. - DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.12.037.
30. Borgioli F., Galvanetto E., Bacci T. Influence of surface morphology and roughness on water wetting properties of low temperature nitrided austenitic stainless steels // Materials Characterization. - 2014. - Vol. 95. -P. 278-284. - DOI: 10.1016/j.matchar.2014.07.006.
31. Влияние предварительной деформационной обработки на упрочнение и качество азотированной поверхности аустенитной нержавеющей стали / А.В. Макаров, Г.В. Самойлова, Н.В. Гаврилов, А.С. Мамаев, А.Л. Осинцева, Р.А. Саврай // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. - 2017. - № 4 (42). - С. 67-74. - DOI: 10.18323/20735073-2017-4-67-74.
32. Металловедение и термическая обработка стали. В 3 т. Т. 2: справочник / под ред. М.Л. Берн-
штейна, А.Г. Рахштадта. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1983. - 368 с.
33. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. - М.: Металлургиздат, 1970. - 366 с.
34. Effect of heating on the structure, phase composition and micromechanical properties of the metastable austenitic steel strengthened by nanostructuring frictional treatment / A.V. Makarov, P.A. Skorynina, E.G. Volkova, A.L. Osintseva // The Physics of Metals and Metallography. - 2018. - Vol. 119, iss. 12. - P. 1196-1203. - DOI: 10.1134/ S0031918X18120116.
35. Improvement of the mechanical properties of austenitic stainless steel after plasma nitriding / E. Menthe, A. Bulak, J. Olfe, A. Zimmermann, K.T. Rie // Surface and Coatings Technology. - 2000. -Vol. 133-134. - P. 259-263. - DOI: 10.1016/S0257-8972(00)00930-0.
36. Duarte M.C.S., Godoya C., Wilson J.C.A.B. Analysis of sliding wear tests of plasma processed AISI 316L steel // Surface and Coatings Technology. -2014. - Vol. 260. - P. 316-325. - DOI: 10.1016/j. surfcoat.2014.07.094.
37. Effect of preliminary nanostructuring frictional treatment on the efficiency of nitriding of metastable austenitic steel in electron beam plasma / A.V. Makarov, G.V. Samoilova, N.V. Gavrilov, A.S. Mamayev, A.L. Osintseva, T.E. Kurennykh, R.A. Savrai // AIP Conference Proceedings. - 2017. - Vol. 1915. -P. 030011-1-030011-5. - DOI: 10.1063/1.5017331.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
© 2019 Авторы. Издательство Новосибирского государственного технического университета. Эта статья доступна по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science. 2019 vol. 21 no. 2 pp. 97-109 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-97-109
Obrabotka metallov -
Metal Working and Material Science
Journal homepage: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov
TEKHOnOrMII OEOPVflOBflHHE HHCTPVMEHTbl
Effect of Low-Temperature Carburization in Electron Beam Plasma on the Hardening and Surface Roughness of the Metastable Austenitic Steel
Polina Skorynina 1 a' , Aleksey Makarov 12'3' b, Andrey Men'shakov 4'c, Alevtina Osintseva 1 d
Institute of Engineering Science, Ural Branch of Russian Academy of Sciences, 34 Komsomolskaya str., Yekaterinburg, 620049, Russian Federation
2
M.N. Miheev Institute of Metal Physics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 18 S. Kovalevskaya str., Yekaterinburg, 620108, Russian Federation
Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin, 19 Mira str., Yekaterinburg, 620002, Russian Federation
4
Institute of Electrophysics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 106 Amundsena str., Yekaterinburg, 620016, Russian Federation
://orcid.org/0000-0002-2228-0643, © avmwdmp.uran.ru. //orcid.org/0000-0003-0043-8435, © osintseva(a)imach.uran.ru
;://orcid.org/0000-0002-8904-7600, © polina.skorynina(â!mail.ru. b C https://orcid.org/0000-0003-3715-7741. ©nenshakovandreywimail.ru. d
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Article history: Received: 24 March 2019 Revised: 08 April 2019 Accepted: 11 April 2019 Available online: 15 June 2019
Keywords:
Austenitic stainless steel Plasma carburization Electron beam Microhardness Roughness
Funding:
The reported study was funded by RFBR according to the research project № 18-38-00561_mol_a. It was done within the state assignment for IES UB RAS, theme No. AAAA-A18-118020790148-1, and the assignment for IMP UB RAS, theme "Structure" No. AAAA-A18-118020190116-6. The studies were performed at the Centers of Collaborative Access "Plastometry" of the Institute of Engineering Science, Ural Branch, Russian Academy of Sciences.
Introduction. Low-temperature plasma carburization is an effective way to increase the hardness of thermally unhardened austenitic chromium-nickel steels. Usage of low-energy (up to 1 Kev) electron beams for plasma surface modification allows not only to generate plasma efficiently, but also to heat objects placed in the plasma to a high temperature without using additional external heating. However, in the literature there is no information about the carburization of austenitic stainless steels using plasma generated by an electron beam. The carburization temperature has a significant impact on the level of characteristics and the phase composition of austenitic steels. It is also important to take into account that the usage of ion-plasma chemical-thermal treatments can lead to a change in the roughness of the treated surface. The aim of the work is to study the effect of the temperature carburization in the plasma of a low-energy electron beam in the range TC=350-500 °C on the phase composition, roughness, depth and hardening of the carburized layer of austenitic steel AISI 321. The research methods are microhardness measurement, X-ray phase analysis, scanning electron microscopy and optical profilometry. Results and discussion. Carburization in the plasma generated by the electron beam at TC=350-500 °C provides an increase in the microhardness of the surface of austenitic steel by 5.5 times (up to ~ 1100 HV 0.025). It is found that the depth of the hardened layer strongly depends on the temperature of carburization and is 25 |im at TC=350 °C, and with further increase in the temperature of carburization increases up to 200 ^m at TC=500 °C. The effective hardening of the surface layer of stainless steel is associated with the formation of carbon-supersaturated austenite yC and carbides Cr23C6 at TC=350-500 °C, as well as carbides Cr7C3 at TC=500 °C. It is shown that the carburization of the electropolished steel surface at temperatures of 400-500 °C is accompanied by an increase in the roughness parameter Ra to 0.73-1.06 ^m. The decrease in the carburization temperature to TC=350 °C leads to the formation of a surface with a significantly lower roughness parameter Ra=0.15 ^m. Thus, carburization in the plasma of a low-energy electron beam at temperatures TC=350-500 °C is an effective way to increase the hardness of thermally unhardened austenitic Cr-Ni steel, and carbon modification at a minimum temperature TC=350 °C also provides a low roughness of the carburised surface. This allows us to consider that this technology is a promising finish hardening treatment of precision products made of austenitic stainless steel.
For citation: Skorynina P.A., Makarov A.V., Men'shakov A.I., Osintseva A.L. Effect of low-temperature carburization in electron beam plasma on the hardening and surface roughness of the metastable austenitic steel. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2019, vol. 21, no. 2, pp. 97-109. DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-97-109. (In Russian).
* Corresponding author
Skorynina Polina A., Junior researcher
Institute of Engineering Science,
Ural Branch of Russian Academy of Sciences,
34 Komsomolskaya str.,
Yekaterinburg, 620049, Russian Federation
Tel.: 8 (343) 362-30-33, e-mail: polina.skorynina@mail.ru
References
1. Gatey A.M., Hosmani S.S., Singh R.P. Surface mechanical attrition treated AISI 304L steel: role of process parameters. Surface Engineering, 2016, vol. 32, iss. 1, pp. 69-78. DOI: 10.1179/1743294415Y.0000000056.
2. Ni Z., Wang X., Wang J., Wu E. Characterization of the phase transformation in a nanostructured surface layer of 304 stainless steel induced by high-energy shot peening. Physica B-CondensedMatter, 2003, vol. 334, pp. 221228. DOI: 10.1016/S0921-4526(03)00069-3.
3. Mordyuk B.N., Prokopenko G.I., Vasylyev M.A., Iefimov M.O. Effect of structure evolution induced by ultrasonic peening on the corrosion behavior of AISI-321 stainless steel. Materials Science and Engineering: A, 2007, vol. 458, iss. 1-2, pp. 253-261. DOI: 10.1016/j.msea.2006.12.049.
4. Baraz V.R., Kartak B.R., Mineeva O.N. Special features of friction hardening of austenitic steel with unstable Y-phase. Metal Science and Heat Treatment, 2011, vol. 52, iss. 9, pp. 473-475. DOI: 10.1007/s11041-010-9302-x.
5. Makarov A.V., Skorynina P.A., Osintseva A.L., Yurovskikh A.S., Savrai R.A. Improving the tribological properties of austenitic 12Kh18N10T steel by nanostructuring frictional treatment. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal WorkingandMaterialScience, 2015, no. 4 (69), pp. 80-92. DOI: 10.17212/19946309-2015-4-80-92. (In Russian).
6. Baraz V.R., Fedorenko O.N. Special features of friction treatment of steels of the spring class. Metal Science and Heat Treatment, 2016, vol. 57, iss. 11-12, pp. 652-655. DOI: 10.1007/s11041-016-9937-3.
7. Makarov A.V., Skorynina P.A., Yurovskikh A.S., Osintseva A.L. Effect of the conditions of the nanostructuring frictional treatment process on the structural and phase states and the strengthening of metastable austenitic steel. Physics of Metals and Metallography, 2017, vol. 118, iss. 12, pp. 1225-1235. DOI: 10.1134/S0031918X17120092.
8. Narkevich N.A., Shulepov I.A., Mironov Yu.P. Structure, mechanical, and tribotechnical properties of an austenitic nitrogen steel after frictional treatment. Physics of Metals and Metallography, 2017, vol. 118, iss. 4, pp. 339406. DOI: 10.1134/S0031918X17020090.
9. Hajian M., Abdollah-zadeh A., Rezaei-Nejad S.S., Assadi H., Hadavi S.M.M., Chung K., Shokouhimehr M. Microstructure and mechanical properties of friction stir processed AISI 316L stainless steel. Materials and Design, 2015, vol. 67, pp. 82-94. DOI: 10.1016/j.matdes.2014.10.082.
10. Liang W. Surface modification of AISI 304 austenitic stainless steel by plasma nitriding. Applied Surface Science, 2003, vol. 211, pp. 308-314. DOI: 10.1016/S0169-4332(03)00260-5.
11. Devaraju A., Elayaperumal A., Alphonsa J., Kailas S.V., Venugopal S. Microstructure and dry sliding wear resistance evaluation of plasma nitride austenitic stainless steel type AISI 316LN against different sliders. Surface and Coatings Technology, 2012, vol. 207, pp. 406-412. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.07.031.
12. Gavrilov N.V., Mamaev A.S., Chukin A.V. Nitriding of stainless steel in plasma of a pulse electron beam. Technical Physics Letters, 2016, vol. 42, iss. 5, pp. 491-494. DOI: 10.1134/S1063785016050096.
13. Gavrilov N.V., Mamaev A.S., Chukin A.V. Nitriding of stainless steel in electron beam plasma in the pulsed and DC generation modes. Journal of Surface Investigation, 2017, vol. 11, iss. 6, pp. 1167-1172. DOI: 10.1134/ S1027451017060076.
14. Cao Y., Ernst F., Michal G.M. Colossal carbon supersaturation in austenitic stainless steels carburized at low temperature. ActaMaterialia, 2003, vol. 51, pp. 4171-4181. DOI: 10.1016/S1359-6454(03)00235-0.
15. Tokaji K., Kohyama K., Masayuki A. Fatigue behaviour and fracture mechanism of a 316 stainless steel hardened by carburizing. International Journal of Fatigue, 2004, vol. 26, iss. 5, pp. 543-551. DOI: 10.1016/j. ijfatigue.2003.08.024.
16. Ernst F., Cao Y., Michal G.M., Heuer A.H. Carbide precipitation in austenitic stainless steel carburized at low temperature. Acta Materialia, 2007, vol. 55, pp. 1895-1906. DOI: 10.1016/j.actamat.2006.09.049.
17. Cheng L.H., Hwang K.S. Surface hardening of powder injection molded 316l stainless steels through low-temperature carburization. Metallurgical and Materials Transactions A, 2013, vol. 44A, iss. 2, pp. 827-834. DOI: 10.1007/s11661-012-1458-0.
18. Ceschini L., Chiavari C., Marconi A., Martini C. Influence of the countermaterial on the dry sliding friction and wear behaviour of low temperature carburized AISI316L steel. Tribology International, 2013, vol. 67, pp. 36-43. DOI: 10.1016/j.triboint.2013.06.013.
19. Ma F., Pan L., Zhang L.J., Zhu Y.F., Li P., Yang M. Structure and wear resistance of 0Cr17Ni14Mo2 austenitic stainless steel after low temperature gas carburising. Materials Research Innovations, 2014, vol. 18, pp. 1023-1027. DOI: 10.1179/1432891714Z.000000000551.
20. Sun Y. Tribocorrosion behavior of low temperature plasma carburized stainless steel. Surface and Coatings Technology, 2013, vol. 228, pp. S342-S348. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.05.105.
21. Ciancaglioni I., Donnini R., Kaciulis S., Mezzi A., Montanari R., Ucciardello N., Verona-Rinati G. Surface modification of austenitic steels by low-temperature carburization. Surface and Interface Analysis, 2012, vol. 44, iss. 8, pp. 1001-1004. DOI: 10.1002/sia.4894.
22. Tsujikawa M., Egawa M., Sone T., Ueda N., Okano T., Higashi K. Modification of S phase on austenitic stainless steel using fine particle shot peening. Surface and Coatings Technology, 2013, vol. 228, pp. S318-S322. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.05.111.
23. Sun Y. Kinetics of low temperature plasma carburizing of austenitic stainless steels. Journal of Materials Processing Technology, 2005, vol. 168, pp. 189-194. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2004.10.005.
24. Romedenne M., Rouillard F., Dupray B., Hamon D., Tabarant M., Monceau D. Carburization of austenitic and ferritic steels in carbon-saturated sodium: preliminary results on the diffusion coefficient of carbon at 873 K. Oxidation of Metals, 2016, vol. 87, pp. 643-653. DOI: 10.1007/s11085-017-9733-5.
25. Abraha P., Yoshikawa Y., Katayama Y. Surface modification of steel surfaces by electron beam excited plasma processing. Vacuum, 2009, vol. 83, iss. 3, pp. 497-500. DOI: 10.1016/j.vacuum.2008.04.073.
26. Makarov A.V., Gavrilov N.V., Samoilova G.V., Mamaev A.S., Osintseva A.L., Savrai R.A. Effect of a continuous and gas-cyclic plasma nitriding on the quality of nanostructured austenitic stainless steel. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2017, no. 2 (75), pp. 5566. DOI: 10.17212/1994-6309-2017-2-55-66.
27. Sun0 Y., Li X., Bell T. Structural characteristics of low temperature plasma carburised austenitic stainless steel. Materials science and technology, 1999, vol. 15, iss. 10, pp. 1171-1178. DOI: 10.1179/026708399101505077.
28. Tong X., Zhang T., Ye W. Effect of carburizing atmosphere proportion on low temperature plasma carburizing of austenitic stainless steel. Advanced Materials, Mechanics and Industrial Engineering, 2014, vol. 598, pp. 90-93. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.598.90.
29. Menezes M.R., Godoy C., Buono V.T.L., Schvartzman M.M.M., Wilson J.C.A.B. Effect of shot peening and treatment temperature on wear and corrosion resistance of sequentially plasma treated AISI 316L steel. Surface and Coatings Technology, 2017, vol. 309, pp. 651-662. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.12.037.
30. Borgioli F., Galvanetto E., Bacci T. Influence of surface morphology and roughness on water wetting properties of low temperature nitrided austenitic stainless steels. Materials Characterization, 2014, vol. 95, pp. 278284. DOI: 10.1016/j.matchar.2014.07.006.
31. Makarov A.V., Samoilova G.V., Gavrilov N.V., Mamaev A.S., Osintseva A.L., Savrai R.A. Vliyanie predvaritel'noi deformatsionnoi obrabotki na uprochnenie i kachestvo azotirovannoi poverkhnosti austenitnoi nerzhaveyushchei stali. Vektor nauki Tol'yattinskogo gosudarstvennogo universiteta, 2017, no. 4 (42), pp. 67-74. DOI: 10.18323/2073-5073-2017-4-67-74.
32. Bernshtein M.L., Rakhshtadt A.G., eds. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka stali. T. 2 [The materials science and heat treatment of steel. Vol. 2]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1983. 368 p.
33. Gorelik S.S., Rastorguev L.N., Skakov Yu.A. Rentgenograficheskii i elektronnoopticheskii analiz [X-ray and electronoptical analysis]. Moscow, Metallurgizdat Publ., 1970. 366 p.
34. Makarov A.V., Skorynina P.A., Volkova E.G., Osintseva A.L. Effect of heating on the structure, phase composition and micromechanical properties of the metastable austenitic steel strengthened by nanostructuring frictional treatment. The Physics of Metals and Metallography, 2018, vol. 119, iss. 12, pp. 1196-1203. DOI: 10.1134/ S0031918X18120116.
35. Menthe E., Bulak A., Olfe J., Zimmermann A., Rie K.T. Improvement of the mechanical properties of austenitic stainless steel after plasma nitriding. Surface and Coatings Technology, 2000, vol. 133-134, pp. 259-263. DOI: 10.1016/S0257-8972(00)00930-0.
36. Duarte M.C.S., Godoya C., Wilson J.C.A.B. Analysis of sliding wear tests of plasma processed AISI 316L steel. Surface and Coatings Technology, 2014, vol. 260, pp. 316-325. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2014.07.094.
37. Makarov A.V., Samoilova G.V., Gavrilov N.V., Mamayev A.S., Osintseva A.L., Kurennykh T.E., Savrai R.A. Effect of preliminary nanostructuring frictional treatment on the efficiency of nitriding of metastable austenitic steel in electron beam plasma. AIP Conference Proceedings, 2017, vol. 1915, pp. 030011-1-030011-5. DOI: 10.1063/1.5017331.
Conflicts of Interest
The authors declare no conflict of interest.
© 2019 The Authors. Published by Novosibirsk State Technical University. This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
