Изменение структурно-фазового состояния сталей и сплавов при ионной имплантации.

Исследование с помощью просвечивающего электронного микроскопа фольг, приготовленных из поверхностного слоя образцов высокопрочной мартенситной стали 30ХГСН2А, обработанных пучком ионов AlB+, показало:

− размеры мартенситных пластин в поверхностном слое уменьшаются в 5-10 раз;

− плотность дислокаций в кристаллах мартенсита повышается до ~3,0´1011 см-2;

− по границам мартенситных кристаллов, а также в их объеме, выделяются мелкодисперсные частицы вторичных фаз боридов алюминия размером до ~10 нм.

а б

Микроструктура поверхностного слоя высокопрочной стали 30ХГСН2А, полученные с помощью ПЭМ: а – в исходном состоянии; б – после бомбардировки пучком ионов AlB

В результате такого значительного изменения структурно-фазового состояния поверхностного слоя в соответствии с механизмами зернограничного, деформационного, твердорастворного и дисперсионного упрочнения мы можем наблюдать:

− повышение микротвердости H и предела прочности sBстальных образцов;

− увеличение относительного удлинения стальных образцов из высокопрочной стали;

− повышение усталостной выносливости и долговечности до 20-30%;

− увеличение их износостойкости в 5 - 10 раз.

Изменение микротвердости по сечению образцов из стали ШХ-15, имплантированных азотом () и углеродом (r,š), l – расстояние вдоль нормали от поверхности вглубь образца. ( – доза 5 × 10¹⁷ см^-2, š – доза 1 × 1017 см^-2, r – доза 1 × 10¹⁶ см^-2 )