ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТАЛИ 40Х13 ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОЙ ЗАКАЛКИ И ЛЕГИРОВАНИЯ
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2025-136-1-83-89Ключевые слова:
лазерная поверхностная закалка, лазерное легирование, характеристики пластичности, прочностные характеристики, конструкционная сталь 40Х13Аннотация
Проведено исследование зависимостей характеристик прочности и пластичности образцов из конструкционной коррозионно-стойкой стали 40Х13 от различных схем лазерной поверхностной закалки и легирования с применением технологического комплекса на основе иттербиевого волоконного лазера. Для испытаний на статическое разрушение были подготовлены образцы с габаритными размерами 7 х 20 х 200 мм. На противоположных плоскостях образца с габаритными размерами 20 х 200 мм при скорости сканирования, равной 500 мм/мин, наносились от 2 до 5 дорожек, а также использовалась схема нанесения своеобразной «сетки». Для лазерного легирования образцов выбран наиболее широко распространенный вид лазерного легирования – борирование. Диаграммы зависимости возникающих в образцах напряжений (σ) от удлинения рабочей части образца (Δl) свидетельствуют о незначительном влиянии лазерной обработки на модуль упругости материала. Установлено, что разрушение обработанных образцов во всех случаях обладало признаками, характерными хрупкому разрушению (отсутствие «шейки»; небольшие деформации; ярко выраженный крупнозернистый рельеф излома, состоящий из множества блестящих граней) и невысоким уровнем разрушающих деформаций при напряжениях ниже предела прочности исходного материала. Разрушающие напряжения на обработанных образцах находились в пределах 500–600 МПа и составляли примерно 70–90 % от предела прочности образцов, не подвергавшихся обработке. Предельная упругая нагрузка материала обработанных образцов повысилась, увеличив зону их упругой работы. Полученные результаты могут служить основой для изучения взаимосвязи режимов нагрева лазерным лучом и свойств материала упрочненной зоны.
Библиографические ссылки
Братухин, А. В. Особенности лазерного упрочнения оснастки для серийного производства авиационного титанового крепежа / А. В. Братухин // Технология машиностроения : обзор.-аналит., науч.-техн. и произв. журн. / Изд. центр "Технология машиностроения". – 2019. – № 5. – С. 25–29.
Яресько, С. И. Анализ стойкости и изнашивания твердосплавного инструмента после лазерной термообработки / С. И. Яресько // Известия Самарского науч. центра Российской акад. наук. – 2001. – Т. 3, № 1. – С. 27–37.
The Effects of Laser Surface Hardening on Microstructural Characteristics and Wear Resistance of AISI H11 Hot Work Tool Steel / M. Šebek, Ladislav Falat, F. Kováč, I. Petryshynets [et al.] // Archives of Metallurgy & Materials. – 2017. – Vol. 62. – P. 757–762.
Effect of Laser Hardening on Die Steel Microhardness and Surface Quality / A. V. Aborkin, V. E. Vaganov, A. N. Shlegel’, I. M. Bukarev // Metallurgist. – 2015. – Vol. 59, Issue 7–8. – P. 619–625.
Dry sliding friction wear behaviour of high power diode laser hardened steels and cast iron / K. Sridhar, V. A. Katkar, P. K. Singh, J. M. Haake // Surface Engineering. – 2007. – Vol. 23. – P. 129–141.
On the laser quenching of the groove of the piston head in large diesel engines / Q. Liu, Y. Song, Y. Yang [et al.] // Journal of Materials Engineering and Performance. – 1998. – Vol. 7. – P. 402–406.
Laser surface hardening of gray cast iron used for piston ring / J. H. Hwang, Y. S. Lee, D. Y. Kim, J. G. Youn // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2002. – Vol. 11. – P. 294–300.
The influence of laser hardening on wear in the valve and valve seat contact’/ T. Slatter, H. Taylor, R. Lewis, P. King // Wear. – 2009. – Vol. 267. – P. 797–806.
Магин, Д. Ю. Исследование структуры и свойств высокопрочной теплостойкой стали после объемной термической обработки и лазерного поверхностного упрочнения / Д. Ю. Магин, С. В. Костромин // Тр. Нижегородского гос. техн. ун-та им. Р. Е. Алексеева. – 2013. – № 4. – С. 256–261.
Девойно, О. Г. Обеспечение ресурсных параметров ответственных элементов механических трансмиссий с использованием поверхностных слоев, формируемых лазерными технологиями / О. Г. Девойно, И. В. Швец // Теоретическая и прикладная механика : Междунар. науч.-техн. сб. / Белорусский нац. техн. ун-т ; редкол.: А. В. Чигарев (пред. редкол.). – Минск : БНТУ, 2019. – Вып. 34. – С. 266–270.
Влияние лазерной закалки на микроструктуру и абразивную износостойкость стали 30ХГСА / Л. Е. Афанасьева, М. В. Новоселова, И. А. Барабонова, Г. В. Раткевич // Металлы. – 2020. – № 1. – С. 54–58.
A quantitative analysis of the effect of laser transformation hardening on crack driving force in steels / B. Q. Yang, K. Zhang, G. N. Chen [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2006. – Vol. 201. – P. 2208–2216.
Experimental studies on the microstructure and hardness of laser-treated steel specimens / J.Rana, G. L. Goswami, S. K. Jha [et al.] // Optics and Laser Technology. – 2007. – Vol. 39. – P. 385–393.
Tianmin, S. Impact wear behavior of laser hardened hypoeutectoid 2Cr13 martensite stainless steel / S.Tianmin, H. Meng, T. H. Yuen // Wear. – 2003. – Vol. 255. – P. 444–455.
Исследование влияния параметров процесса лазерной наплавки порошка стали 316L на структуру и механические свойства образцов / И. С. Логинова, Д. П. Быковский, S. B. Adisa [и др.] // Технология легких сплавов. – 2016. – № 4. – С. 5–11.
Журавель, В. М. Лазерное армирование / В. М. Журавель // РИТМ машиностроения. – 2018. – № 5. – С. 34–35.
Влияние режимов лазерной закалки на свойства стали 40Х13 / О. М. Мищирук, А. И. Веремейчик, О. Г. Девойно [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2023. – Т. 68, № 2. – С. 103–112. – DOI: 10.29235/1561-8358-2023-68-2-103-112.
Девойно, О. Г. Обеспечение ресурсных параметров ответственных элементов механических трансмиссий с использованием поверхностных слоев, формируемых лазерными технологиями / О. Г. Девойно, И. В. Швец // Теоретическая и прикладная механика: Междунар. науч.-техн. сб. / Белорус. нац. техн. ун-т; редкол.: А. В. Чигарев (пред. редкол.) [и др.]. – Минск : БНТУ, 2019. – Вып. 34. – С. 266–270.
Журавель, В. М. Лазерное армирование / В. М. Журавель // РИТМ машиностроения. – 2018. – № 5. – С. 34–35.
Research into the influence of laser scanning speed on the characteristics of 10G2 steel / O. M. Mishchiruk, A. I. Verameichyk, M. V. Neroda, B. G. Kholodar // Vestnik of Brest State Technical University. – 2023. – № 3. – P. 69–74. – DOI: 10.36773/1818-1112-2023-132-3-69-74.
Скойбеда, А. Т. Лазерное упрочнение зубчатых колес из высокопрочного чугуна / А. Т. Скойбеда, А. А. Калина, О. Г. Девойно // Актуальные вопросы машиноведения : сб. науч. тр. / Гос. науч. учреждение "Объедин. ин-т машиностроения Нац. акад. наук Беларуси" ; [редкол. А. А. Дюжев (председатель) и др.]. – Вып. 8. – С. 289–293.
Закалка крупногабаритных деталей с использованием сканирующего излучения оптоволоконного лазера с программным изменением мощности / О. Г. Девойно, В. В. Жарский, А. П. Пилипчук, В. В. Рудый // Фотоника. – 2019. – Т. 3, № 6. – С. 524–530.
Геометрия однослойного покрытия при лазерной наплавке с поперечным сканированием / О. Г. Девойно, М. А. Кардаполова, Н. И. Луцко, Л. И. Пилецкая // Актуальные проблемы прочности : матер. Междунар. науч. конф., Витебск, 23–27 мая 2022 г. / под ред. В. В. Рубаника, – Минск : УП "ИВЦ Минфина", 2022. – С. 48–50.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. Пользователи не вправе препятствовать другим лицам выполнять действия, разрешенные лицензией.
