Упрочнение конструкционной стали с помощью многоканального СО2 лазера

В.И. Югов1, Л.Е. Афанасьева2, И.А. Барабонова2, Г.В. Раткевич2
1Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, ул. Горького, 87, 600000 Владимир, Россия
2Тверской государственный технический университет, наб. Афанасия Никитина, 22, 170026, Тверь, Россия
Аннотация
Проведены исследования микроструктуры и распределения микротвердости образцов конструкционной стали марки 30ХН3А, упрочнённых лазерной закалкой с помощью непрерывного излучения многоканального (48 лучей) СО2-лазера на комплексе модели ЦЛТ-Ю-5. Для обеспечения равномерной структуры, твердости и глубины упрочненного слоя материала использовали лазерный излучатель с излучающими трубками, скомпонованными в виде пакета, состоящего из вложенных один внутри другого четырех восьмигранников (Patent RF № 2580350). Показана роль высокой степени однородности интегрального тепловложения по сечению полосы упрочнения на однородность свойств упрочненного слоя. Установлено, что в упрочненной зоне формируется структура мартенсит с тонким строением. Карбиды, входящие в состав исходной структуры сорбита, при лазерной закалке растворяются не полностью. Они имеют глобулярную форму и размер 0,2...0,3 мкм. Микротвердость стали в упрочненной зоне около 6800 МПа. Равномерность глубины упрочненного слоя, которая характеризуется отношением минимальной глубины упрочнения hmin к максимальной глубине упрочнения hmax равна 0,76 при hmax = 1050 мкм. Выявлено снижение микротвердости в зоне отпуска между полосами упрочнения до значений 5500…6000 МПа. Протяженность зоны отпуска около 1,8 мм. Снижение микротвердости в этой зоне обусловлено распадом мартенсита и формированием структуры троостит отпуска. При этом образуются карбиды пластинчатой формы. Сталь в зоне лазерного упрочнения имеет благоприятную с точки зрения прочности и износостойкости структуру. Лазерная закалка сталей с использованием многоканального СО2 лазера имеет широкие возможности и рекомендуется для упрочнения дорогостоящих деталей, повышая их срок эксплуатации.
Получена: 24 октября 2016   Исправлена: 07 февраля 2017   Принята: 10 февраля 2017
Просмотры: 89   Загрузки: 34
Ссылки
1.
Patent RF № 2580350, 05.11.2014 (in Russian) [Патент РФ № 2580350, 05.11.2014].
2.
V. I. Yugov. Fotonika (2012). 4, Р. 12 – 20. (in Russian) [В. И. Югов Фотоника. (2012). 4, C. 12 – 20.]
3.
L. E. Afanasieva, I. A. Barabonova Laser and cryogenic treatment of high speed steel. Tver, TvSTU. (2014). 96 p. (in Russian) [Афанасьева Л. Е., Барабонова И. А. Лазерная и криогенная обработка быстрорежущей стали / . Тверь, ТвГТУ, 2014. 96 c.]
4.
Ashby M. F., Easterling K. E. //Acta Metallurgica. (1984). V. 32 (11). P. 1935 – 1948.
5.
Na S. J., Yang Y. S. //Surface and Coatings Technology. (1988). V. 34 (3) / . P. 319 – 330.
6.
Qingbin L., Hong L. //Journal of materials processing technology. (1999). V. 88 (1). P. 77 – 82.
7.
Komanduri R., Hou Z. B. //Int. J. of Machine Tools and Manufacture. (2004). V. 44 (9). P. 991 – 1008.
8.
Arzamasov B. N., Makarova V. I., Mukhin G. G., et al. Materials Science: textbook / Moscow, Bauman MGTU. (2005). 646 pp. (in Russian) [Б. Н. Арзамасов, В. И. Макарова, Г. Г. Мухин и др. Материаловедение: учебник для вузов / М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. 646 с.]