Принципы энергетической модели

Для формирования модифицированного слоя методом ионного легирования при низких энергиях требуется использовать дополнительный нагрев металлического изделия с целью реализации механизмов радиационно-стимулированной диффузии, благодаря которым значительно возрастает толщина модифицированного слоя по сравнению с баллистическими механизмами легирования.

Эффективность ионно-лучевой обработки возрастает в случае использования химически активных элементов с малым атомным радиусом, так как при этом увеличивается диффузионная подвижность легирующих атомов и соответственно увеличивается толщина модифицированного слоя. Большую роль в эффективности ионной обработки играет структура и химический состав обрабатываемых металлов и сплавов. Так, например, при имплантации азотом сложнолегированных сталей, содержащих нитридообразующие элементы, образуются наноразмерные частицы нитридных фаз, которые коренным образом изменяют комплекс физико-механических свойств поверхностного слоя.

В данной работе представлены результаты исследований влияния высокоинтенсивного ионно-лучевого азотирования на структуру, фазовый состав и физико-механические свойства аустенитной стали 12Х18Н10Т.

Исследования проводились на пластинчатых образцах с размерами рабочей части 20,0x20,0 мм, вырезанных из тонколистового проката промышленной стали 12Х18Н10Т, толщиной 0,2, 0,3 и 3 мм. Химический состав образцов стали: Fe -72,3; Cr - 16,8; Ti - 0,4; Ni - 10,2; Mo - 0,2 вес. %.

Ионно-лучевая обработка осуществлялась с помощью ионного источника с замкнутым дрейфом электронов. Источник генерировал ионный пучок ленточного типа длиной 120 мм и шириной 25 мм. Имплантация проводилась при энергии ионов азота (2,5±0,3) кэВ и плотности ионного тока 1,5 и 2,0 мА/см2. Температура образцов в процессе ионно-лучевой обработки составляла 670, 720, 770, 820 и 870 К. Контроль температуры осуществлялся с помощью хромель-алюмелевой термопары. При обработке использовалась система механического сканирования модифицируемых поверхностей, обеспечивающая их равномерность облучения образцов не хуже 95 %.