ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 3 2026 286 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Оценка возможности снижения остаточного аустенита при лазерной цементации низкоуглеродистой стали дополнительной криогенной обработкой Антонина Карлина 1, a, *, Виталий Гладких 1, b, Галина Витькина 2, c, Роман Кононенко 2, 3, d, Виктор Кондратьев 2, 4, e 1 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Ярославское шоссе, 26, г. Москва, 129337, Россия 2 Череповецкий государственный университет, ул. Луначарского, 5, г. Череповец, 162602, Россия 3 Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, г. Иркутск, 664074, Россия 4 Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Фаворского, стр. 1А, г. Иркутск, 664033, Россия a https://orcid.org/0000-0003-3287-3298, karlinat@mail.com; b https://orcid.org/0000-0003-1953-1584, gladkich_87@mail.ru; c https://orcid.org/0000-0002-1076-2709, 20procents@mail.ru; d https://orcid.org/0009-0001-5900-065X, istu_politeh@mail.ru; e https://orcid.org/0000-0002-7437-2291, imz@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2026 Том 28 № 3 с. 286–314 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2026-28.3-286-314 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Низкоуглеродистые стали широко используется во многих отраслях промышленности благодаря умеренной прочности на разрыв, доступности, хорошей механической обрабатываемости, ударной вязкости и пластичности. Однако относительно низкая твердость поверхности и износостойкость ограничивают их эксплуатаИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.793 История статьи: Поступила: 08 июня 2026 Рецензирование: 16 июля 2026 Принята к печати: 29 июля 2026 Доступно онлайн: 15 сентября 2026 Ключевые слова: Цементация Паста Мартенсит Ледебурит Аустенит АННОТАЦИЯ Введение. Остаточный аустенит представляет собой аустенитную фазу, сохраняющуюся в стали после ее неполного превращения в мартенсит/бейнит/феррит. Присутствие остаточного аустенита в стали может вызывать положительные или отрицательные изменения в зависимости от его доли. Следовательно, в готовых изделиях должен быть соответствующий диапазон содержания остаточного аустенита. В процессе традиционной химико-термической обработки металлов цементацией остаточный аустенит является недопустимым дефектом процесса. В сфере поверхностной обработки металлов концентрированными источниками энергии этому вопросу посвящено очень мало работ. Цель работы – снижение остаточного аустенита в цементируемом слое после лазерного упрочнения с использованием дополнительной криогенной обработки. Материалы и методы исследований. Лазерную цементацию стали 20 проводили волоконным лазером непрерывного действия на основе иттербия (LS-16, 1,5 кВт, IPG Photonics, Оксфорд, Массачусетс, США), излучающим на длине волны 1,07 мкм. Содержание углерода в заданном науглероженном слое определяли методом оптической эмиссионной спектрометрии тлеющего разряда (GD-Profi ler 2™). Твердость измеряли с помощью полуавтоматического твердомера Виккерса с нагрузкой 500 г и шагом вдавливания 0,25 мм. Рентгенодифракционные спектры регистрировали с помощью прибора SmartLab 9KW с медной мишенью Cu-Kα и длиной волны рентгеновского излучения (λ) 1,5406 Å. Диапазон угла сканирования 2θ составлял от 40 до 100°, скорость сканирования – 2° в минуту. Количественный анализ объемной доли остаточного аустенита проводился в соответствии с рекомендациями, указанными в ASTM E975-13. Криогенную обработку осуществляли при температуре –196 °С. Результаты исследований. Различное содержание графита в составе паст для лазерной цементации приводит к формированию разных структур и фаз (цементита, ледебурита, мартенсита, остаточного аустенита) в поверхностном слое. Исследование микроструктурного состояния поверхностного слоя показало, что структура исходного материала стали 20 состоит из мягкого и пластичного феррита с твердым перлитом. Тепловой градиент на поверхности расплавленной углеродосодержащей смеси, создаваемый лазерным лучом, трансформировал исходную микроструктуру в мартенсит путем растворения углеродного состава смеси и затвердевания аустенитной фазы в мартенсит посредством быстрого охлаждения. При этом из-за быстрого охлаждения поверхностного слоя формируется остаточный аустенит. В работе показано, что лазерная цементация приводит к образованию модифицированного поверхностного слоя, состоящего из насыщенного углеродом мартенсита, остаточного аустенита и карбидов. Криогенная и отпускная обработка дополнительно преобразуют остаточный аустенит в цементированном слое в мартенсит, что повышает твердость цементированного слоя. Для цитирования: Оценка возможности снижения остаточного аустенита при лазерной цементации низкоуглеродистой стали дополнительной криогенной обработкой / А.И. Карлина, В.А. Гладких, Г.Ю. Витькина, Р.В. Кононенко, В.В. Кондратьев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2026. – Т. 28, № 3. – С. 286–314. – DOI: 10.17212/1994-6309-2026-28.3-286-314. ______ *Адрес для переписки Карлина Антонина Игоревна, к.т.н., научный сотрудник Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Ярославское шоссе, 26, 129337, г. Москва, Россия Тел.: +7 950 120-19-50, e-mail: karlinat@mail.ru
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1