ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 3 2026 288 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ касающихся лазерной цементации сталей, выполнена именно этим методом. В работах с использованием электронного луча [13–17] плазменной дуги также были получены гиперэвтектические составы по углероду [18–28]. Однако перекристаллизация подложки приводит к образованию трещин, что является существенным недостатком процесса и объясняется изначально хрупкой природой получаемых микроструктур, чему способствуют чрезвычайно высокие скорости охлаждения и затвердевания. Еще одним недостатком процесса является образование газовой пористости в затвердевших поверхностных слоях. Известно, что мартенсит можно разделить на высокоуглеродистый пластинчатый мартенсит и низкоуглеродистый пластинчатый мартенсит в зависимости от содержания углерода [2, 3]. Повышенное содержание углерода вблизи поверхности при цементации с получением гиперэвтектических составов (> 4,3 масс. % С) цементированных слоев [13–17, 22–29] способствует образованию крупнозернистого пластинчатого мартенсита и значительного количества остаточного аустенита, что, следовательно, снижает прочность поверхности и негативно влияет на общие характеристики материала [1–3]. Для снижения содержания остаточного аустенита и повышения прочности поверхности используют многоступенчатые стратегии термообработки, включая двойной высокотемпературный отпуск, вторичное закаливание, криогенную обработку и отпуск при отрицательных температурах. В отличие от механизма плавления, механизм лазерной цементации, включающий аустенитизацию подложки и последующую твердотельную диффузию углерода в аустените, исследовался очень мало [7–9, 29–33]. Этот механизм, безусловно, ближе к традиционным методам газовой и порошковой цементации, но возникает важный вопрос относительно возможности получения цементированных слоев в твердом состоянии с использованием лазерного излучения без плавления поверхности. Это в основном связано с чрезвычайно высокими скоростями нагрева, встречающимися при лазерном облучении сталей, которые составляют порядка 104 К/с или даже выше [7–10]. Кроме того, время, проведенное выше критической температуры аустенитизации (время выдержки), очень короткое, что ограничивает доступное время для диффузии углерода в аустените. Лучшим решением может стать прямой процесс лазерной закалки в контролируемой атмосфере. В подходящей газовой среде лазерный луч способен вызывать химическую реакцию вблизи поверхности стали, что дает возможность изменять ее поверхностные свойства [29–33]. Таким образом, он сочетает в себе преимущества как газового науглероживания, так и лазерного луча, а также устраняет необходимость в дорогостоящих печах и их управлении. Кроме того, контролируемая атмосфера также обеспечивает однородность и управляемость процесса. Необходимо отметить преимущества цементации через пасту или обмазку [13, 14, 19–27], наносимую на поверхность металла, ввиду простоты способа нанесения, контроля содержания углерода в составе пасты и возможности локализации мест цементации на конкретном месте на деталях и инструментах. В то же время особенности лазерной цементации как в газовой, так и твердой фазе, с оплавлением или без оплавления поверхностного слоя и с высокими скоростями нагрева, которые составляют порядка 104 К/с или даже выше [8–10], способствуют незавершенности мартенситного процесса на стадии охлаждения, что приводит к формированию остаточного аустенита (ОА) в упрочненном слое. Проведенный нами анализ открытых источников информации показывает, что вопросу остаточного аустенита не уделяется достаточного внимания со стороны научных школ лазерной [8–12], электронно-лучевой [13–17], плазменной [19–28] поверхностной цементации. В то же время большой опыт теоретических и экспериментальных исследований накоплен в области традиционных печных химико-термических методов обработки различных металлов [1–5, 34–44]. Известно [1, 2, 36, 41, 42], что остаточный аустенит обнаруживается в сталях, когда аустенит не полностью превращается в продуктовые фазы. Термин «остаточный аустенит» обозначает аустенит, который не подвергается превращению при комнатной температуре. Стабильность и количество остаточного аустенита являются важными факторами при проектировании стали. Хотя исследования показали, что остаточный аустенит улучшает механические свойства стали, но его склонность к превращению в мартенсит
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1