ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 3 2026 290 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ были охарактеризованы путем анализа профиля углерода, содержания остаточного аустенита на поверхности, микроструктуры и профиля твердости. Стали 17Cr2Ni2MoVNb и 20Cr2Ni4A имели схожую микроструктуру после цементации, состоящую из высокоуглеродистого игольчатого мартенсита, карбидов и остаточного аустенита в поверхностном слое и низкоуглеродистого пластинчатого мартенсита в сердцевине. Глубина цементированного слоя составляла около 1,4 (± 0,05) мм. Была получена хорошая микроструктура с игольчатым отпущенным мартенситом, меньшим количеством остаточного аустенита, мелкозернистыми дисперсными карбидами и отсутствием оксидов. Твердость образцов вблизи поверхности после криогенной обработки увеличилась на 102…122 HV. Ранее мы указывали, что в процессе поверхностной цементации формируются ледебуритные структуры в цементированном слое [13, 14, 24]. Представляет интерес работа [48], где была исследована микроструктура ледебуритовой стали Vanadis 6, подвергнутой обработке при отрицательных температурах −140 °C в течение различного времени с последующими различными режимами отпуска. Полученные результаты позволяют авторам сделать следующие выводы: 1) количество остаточного аустенита уменьшается в пять раз в результате этой обработки, и в этой фазе возникают сжимающие напряжения выше 1500 МПа; 2) в период обработки при отрицательных температурах −140 °C образуется большое количество «дополнительных» цементитных карбидов; это количество выше, чем достигается при обработке при отрицательных температурах −196 °C. Анализ литературы как по традиционным методам цементации, так и по методам с использованием концентрированных источников нагрева показывает, что процесс цементации является критически важной технологией для улучшения характеристик поверхности и механической надежности металлов, однако он сопряжен с рядом проблем и ограничений, которые могут повлиять на его эффективность. Вопросам снижения остаточного аустенита при традиционных способах цементации уделяется особое внимание. Криогенная обработка является в настоящий момент единственной операцией, позволяющей уменьшить его содержание в цементированной стали [47–49]. Результаты недавних исследований подчеркивают как достижения, так и критические проблемы, связанные с методами цементации [29–33]. Точный контроль потенциала углерода, температуры и времени выдержки необходим для достижения равномерной глубины закалки и концентрации углерода, но отклонения могут привести к остаточному аустениту, хрупким карбидным сеткам или неполному упрочнению изза недостаточной диффузии углерода [1–10]. В работе [33] проведен обзор литературы в области лазерной поверхностной термообработки сталей. Авторами показано, что за период с 2008 по 2024 год количество публикаций, посвященных лазерной обработке стали, увеличилось почти в 20 раз. К 2024 году число статей оставалось на уровне более 200. Это демонстрирует значительный интерес к технологии лазерной поверхностной закалке как простых сталей, так и цементированных сталей в различных центрах по всему миру и подтверждает утверждение о том, что она обладает значительным потенциалом применения с измеримыми экономическими выгодами. В то же время отметим, что в обзоре [33] приоритет отдавался публикациям, содержащим подробные числовые и описательные данные, относящиеся к процессу лазерной обработки (закалки), такие как мощность лазера, скорость сканирования, диаметр пятна, тип лазерного источника, конечная твердость и химический состав стали. Первоначально это была база данных, содержащая около 100 наиболее релевантных исследований. В обзоре нет ссылок на отдельную область применения лазеров в процессах химико-термической обработки, кроме двух работ [29–32], приведенных выше. В настоящей работе представлен метод лазерного упрочнения с применением нанесенной на поверхность низкоуглеродистой стали графитовой смеси, которая переплавлялась с поверхностным слоем металла с использованием лазерного излучения и последующей дополнительной криогенной обработкой. Целью работы является снижение остаточного аустенита в цементируемом слое после лазерного упрочнения с использованием дополнительной криогенной обработки. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: • исследование микроструктуры и распределение микротвердости поверхностного слоя
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1