Влияние времени низкотемпературного ионно-плазменного азотирования на трибомеханические свойства мартенситной нержавеющей стали 30Х13

Аннотация

В данной работе исследовано влияние времени низкотемпературного ионно-плазменного азотирования на микроструктуру, фазовый состав и функциональные свойства мартенситной нержавеющей стали 30Х13. Образцы подвергались обработке при температуре 400 °C в течение 3, 4 и 5 ч в атмосфере диссоциированного аммиака. С применением методов рентгенофазового анализа, измерения микротвердости по Виккерсу, а также трибологических и коррозионных испытаний установлены закономерности структурной эволюции и их связь с трибологическими характеристиками. Показано, что с увеличением времени азотирования происходит последовательное формирование фаз расширенного мартенсита α′N, нитридов γ′-Fe₄N и ε-Fe_2-3N, а при 5 ч обработки дополнительно образуются нитриды CrN, приводящие к обеднению поверхности хромом. Установлено, что режим азотирования в течение 4 ч обеспечивает наиболее благоприятное сочетание структурной однородности и функциональных свойств. Поверхностная микротвердость при этом возрастает до 948 HV, коэффициент трения снижается до 0.46, а объем износа уменьшается более чем в три раза по сравнению с исходным состоянием. Коррозионные испытания показали, что данный режим характеризуется минимальной плотностью коррозионного тока (4.13 мкА/см²) и положительным коррозионным потенциалом (-0.12 В), что обусловлено отсутствием нитридов CrN и формированием стабильной пассивной пленки. Таким образом, низкотемпературное ионно-плазменное азотирование при 400 °C в течение 4 ч является оптимальным режимом для повышения износо- и коррозионной стойкости стали 30Х13.