Page 20 - НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

18
глибшим зміцненим шаром в порівнянні з азотуванням без попереднього поверхне-
вого деформування.
Встановлено, що деформаційно-дифузійне оброблення титанового сплаву ВТ22
сприяє підвищенню його зносостійкості у трибопарі з бронзою БрАЖН 10-4-4 удвічі
та на 30% знижує коефіцієнт тертя порівняно з азотуванням без попереднього пове-
рхневого деформування.
Розроблено технологічні рекомендації щодо комбінованого деформаційно-
дифузійного оброблення титанового сплаву ВТ22, що забезпечує регламентовані
характеристики зміцнених шарів за збереженням об’ємних характеристик сплаву.
Ключові слова: титановий сплав ВТ22, холодне поверхневе пластичне дефор-
мування, інтенсифікація, азотування, деформаційно-дифузійне оброблення, повер-
хневе зміцнення, зносостійкість

ABSTRACT

Lavrys S.M. Increasing the wear resistance of VT22 titanium alloy by surface
deformation-diffusion treatment. – Qualification scientific work as the manuscript.
Thesis for the Ph.D. in Engineering Sciences in the specialty 05.02.01 «Materials
Science» (132 – Materials Science) – Karpenko Physico-Mechanical Institute of the
National Academy of Sciences of Ukraine, Lviv, 2020.
The thesis presents a new solution to the scientific and technical problem of increas-
ing the wear resistance of VT22 titanium alloy by intensification of gas nitriding by pre-
modification of the surface structure by cold surface plastic deformation.
The kinetic regularities of thermodiffusion saturation of VT22 titanium alloy by ni-
trogen were investigated and the basic kinetic constants of the process (К , Q, A) for a
ρ
wide temperature range (750…950°C) were calculated. Obtained data allow predict the
nitriding parameters of VT22 alloy for obtaining regulated surface hardening.
The correlation dependencies between the cold surface plastic deformation parame-
ters and the level of surface hardening of VT22 titanium alloy with different structural
states were established. It was found for the first time that the most effective cold surface
plastic deformation was realized in VT22 alloy with initial two-phase lamellar or globu-
lar structures. For the alloy with the initial β-structure, the cold surface plastic deforma-
tion requires higher loads. It is shown that increasing load provides an increase in the

level of surface hardening, and increasing number of passes – improving the quality of
treated surface of VT22 titanium alloy.
The influence of the initial structural state on the nitriding combined with streng-
thening heat treatment of VT22 titanium alloy was shown, which influences on the
phase-structural state and the level of surface hardening of the modified layers. Thus, for
the alloys with the initial equiaxed (α+β)-globular and β- structures, the level of surface
hardening was higher than for the alloy with the initial (α+β)-lamellar structure. Instead,
the most intense structural changes (α-phase growth) were observed in the alloys with
the initial β- and (α+β)-lamellar structures.
The thermal stability of the deformation hardened layer under conditions of nitrogen

saturation up to 820°C due to the dominance of solid-soluble nitrogen hardening
processes over recrystallization processes was confirmed. On the basis of the microstruc-
tural, durometric and X-ray structural analyzes was shown that during heating in nitrogen,