По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.785.53.001.18:669.15

Создание модифицированных упрочненных слоев на поверхности сталей методами лазерной и химико-термической обработки

Чудина О.В. д-р техн. наук, профессор, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), 125319, Москва, Ленинградский пр-т, д. 64, e-mail: chudina_madi@mail.ru

Статья посвящена повышению эксплуатационных свойств стальных изделий путем создания упрочненных модифицированных слоев на поверхности методами лазерной и химико-термической обработки. Предложена комбинированная технология, заключающаяся в лазерном легировании стальной поверхности нитридообразующими элементами и азотировании. Показано, что при лазерном легировании в непрерывном режиме излучения в поверхности стали формируется слой с равномерной мелкозернистой структурой толщиной 600 мкм. Последующее азотирование повышает микротвердость малоуглеродистых сталей до 20000 МПа, износостойкость — в 1,5–3 раза. Определены оптимальные режимы технологического процесса, обеспечивающие получение многофазных диффузионных слоев с высокой твердостью и износостойкостью.

Литература:

1. Рыкалин Н. Н., Углов А. А., Зуев И. В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно‑лучевая обработка материалов. — М.: Машиностроение, 1985. — 496 с.

2. Чудина О. В. Комбинированные методы поверхностного упрочнения сталей с применением лазерного нагрева: теория и технология. — М., 2003. — 248 с.

3. Solind A., Dl. Sanctis M. Paganini L. oth. Origin and Development of Residual Stresses Jnduced by laser Surface — Hardening Treatments // J. Heat Treat. 1984. № 3. С. 193–204. URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF02833261

4. Григорьянц А. Г., Сафонов А. Н., Майоров В. С., Басков А. Ф., Ивашов Г. П. Распределение остаточных напряжений на поверхности сталей, упрочненных непрерывным СО2‑лазером // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1987. — № 9. — С. 45–49.

5. Бровер Г. И., Бровер А. В., Дьяченко Л. Д. Структура и свойства инструментальных сталей после обработки различными источниками концентрированных потоков энергии // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2005. — № 12. — С. 27–31. URL: http://www.mashin.ru/files/el.versiya/ uprochnyayuwie_tehnologii_i_pokrytiya/2010/utp_04_2010.pdf

На современном этапе развития техники актуальной является задача разработки металлических материалов с качественно новыми высокими и сверхвысокими свойствами, позволяющими существенно снизить металлоемкость изделий и обеспечить ресурсосбережение. Изменение и усложнение условий эксплуатации машин, узлов и агрегатов требует постоянного совершенствования материалов и модернизации технологий их изготовления. Научно-технический прогресс в высокотехнологичных отраслях экономики в большой степени связан с совершенствованием применяемых материалов и технологических методов их обработки с целью обеспечения требуемых эксплуатационных свойств деталей машин. В последние годы большое внимание уделяется развитию технологий поверхностного упрочнения, так как именно состояние поверхности во многом определяет уровень прочности и эксплуатационные свойства деталей машин и инструмента. Принципиально новые высокие физико-механические и эксплуатационные свойства изделий могут быть достигнуты путем целенаправленного создания модифицированных слоев на стальной поверхности путем легирования различными элементами или их композициями с использованием лазерного нагрева. Достоинством лазерного метода является возможность бесконтактно, быстро и строго дозировано передавать энергию на поверхность обрабатываемого материала. После лазерной обработки значительно повышается твердость и износостойкость сталей, в особенности содержащих карбидные, нитридные или боридные фазы. Кроме того, лазерный нагрев не вызывает деформации изделий, что сокращает технологический процесс, так как не требуется доводка. Лазерное легирование позволяет значительно сократить расход дорогостоящих легирующих элементов [1]. Процесс легирования может проводиться с использованием импульсного или непрерывного излучения. Разница в том, что в импульсном режиме на поверхности обрабатываемого металла образуются легированные «пятна» округлой формы с глубиной проплава 150…300 мкм, а в непрерывном режиме — «дорожки», глубина которых может быть более 900 мкм [2].

Для Цитирования:
Чудина О.В., Создание модифицированных упрочненных слоев на поверхности сталей методами лазерной и химико-термической обработки. Главный механик. 2019;6.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: