Костик Е.А., Костик В.О., Моханад Музахем Кхалаф
(НТУ  «ХПИ», Харьков)

Азотирование как метод упрочнения деталей машин и инструмента прошло длительный путь развития и совершенствования и является одним из эффективных и распространенных методов упрочнения в различных отраслях машиностроения.
Ионно-плазменное азотирование является высокопроизводительным, энергосберегающим процессом и является наиболее популярным видом азотирования на сегодняшний день. Важным фактором при ионно-плазменном азотировании, влияющим на скорость роста азотированного слоя и на его структуру, является отсутствие преобладающей роли граничной диффузии. Плазма, ускоряя направленный массоперенос положительных ионов к поверхности катода, создает условия для равномерной адсорбции атомов азота по всей поверхности металла, а не избирательно по границам зерен, как это наблюдается при обычном азотировании [1].
В настоящее время существует необходимость математического описания общей модели, позволяющей более надежно управлять ходом процесса и проводить предварительные расчеты результатов обработки.
Целью работы является получение математической модели, учитывающей одновременное влияние температуры и длительности азотирования на изменения глубины диффузионного слоя.
Материалом исследований является сталь 38Х2МЮА, которую подвергали ионно-плазменному азотированию при температурах 500560 С в течение 112 ч.
С целью экономии времени и материалов, а также для построения математической модели, применялся метод построения полного ортогонального центрального композиционного плана второго порядка. В качестве входных переменных выбирались температура азотирования (х1) и длительность химико-термической обработки (х2). В качестве выходных переменных – глубина азотированного слоя образцов стали 38Х2МЮА. Интервалы варьирования анализируемых факторов были выбраны в соответствии с теоретическими данными и опытом применения ионно-плазменного азотирования.
С учетом значимости коэффициентов, модель глубины азотированного слоя в зависимости от нормированных значений температуры и длительности химико-термической обработки имеет следующий вид:

Проверка адекватности модели по критерию Фишера показала, что модель адекватна.
Таким образом, проведение экспериментов и обработка полученных результатов позволили получить адекватное уравнение для расчета глубины азотированного слоя в заданном интервале варьирования параметрами условий обработки. Математическое моделирование позволило найти параметры управления и проводить прогностические расчеты глубины диффузионного слоя без дополнительных экспериментов.