OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 3 2026 301 MATERIAL SCIENCE го аустенита от условий лазерной цементации необходимы дополнительные исследования. В настоящий момент мы можем впервые констатировать, что такая проблема в процессе лазерной цементации есть и ранее она в работах [13–26] не освещалась. Вопрос, хорошо это или плохо, остаётся открытым, так как основная цель лазерной цементации – это повышение твердости и износостойкости. На рис. 5–8 показаны изображения образцов, полученные с помощью оптического микроскопа, которые соответствуют поверхностному слою, подповерхностному слою, переходному слою и сердцевине слева направо. В целом на панорамном снимке видно, что в результате лазерной цементации формируется насыщенный углеродом слой, имеющий четкую границу по линии сплавления с основным металлом. При этом основной металл по линии сплавления нагревался ниже температуры плавления, и в нем видна зона термического влияния, в которой тоже сформировались структуры закалки. Таким образом, получился своеобразный композиционный слой. Поверхностный слой при содержании графита порошковой смеси в диапазоне до 25 % в основном состоит из игольчатого мартенсита и остаточного аустенита, а подповерхностный слой – из более мелких игольчатых мартенситов и остаточного аустенита. С уменьшением содержания углерода микроструктура переходного слоя в основном представлена пластинчатым мартенситом и небольшим количеством игольчатого мартенсита, в то время как сердцевина в основном состоит из пластинчатого мартенсита из-за длительного времени выдержки. Большое количество остаточного аустенита фиксируется визуально при оптической съемке (рис. 4, 5) при содержании графита 50 % в порошковой смеси, что совпадает с результатами работ, полученных методами электронно-лучевой обработки без вакуума [13–16] и плазменным [21–29] при цементации низкоуглеродистых стальных пластин смесью порошков железа и графита. Основными структурными компонентами в наплавленных слоях [13, 14, 21, 22] были ледебурит, вторичный видманштеттеновский цементит и перлит. Механизм формирования ледебурита, цементита и перлита при содержании в порошковой смеси до 50 % и более подробно рассмотрен в работах [13, 14, 21–26]. Для получения высокоуглеродистой мартенситной структуры авторы работы [13] рекомендуют непосредственно в процессе наплавки путем повышения теплопередачи в более холодный объем заготовки увеличить толщину и массу заготовки или уменьшить толщину упрочняющего слоя. Микроструктурный анализ поверхностного цементированного слоя в низкоуглеродистой стали, подвергнутой цементации, также выявляет значительные изменения морфологии и распределения зерен в различных зонах. Градиент микроструктуры от поверхности к центру подчеркивает диффузионно-обусловленный характер цементации, приводящий к упрочненному внешнему слою с повышенным содержанием углерода, сужающемуся к более мягкой, пластичной сердцевине (рис. 7, 11, 12). Такой микроструктурный профиль желателен, поскольку он сочетает в себе износостойкость поверхности с прочностью сердцевины, что является важным свойством для конструкционных применений, требующих долговечности. Микроснимки также подтверждают, что более высокие содержания графита в пасте при науглероживающей обработке способствуют более высокому насыщению углеродом, что приводит улучшению механических свойств, в частности твердости [13–23]. Оптическая металлография выявила видимый контраст между поверхностным слоем и сердцевиной после травления, что позволило качественно оценить глубину поверхностного слоя. Эти результаты подтверждают эффективность цементации в улучшении поверхностных свойств при сохранении прочности сердцевины [2, 3] и соотносятся с результатами работ других авторов [13–26]. После криогенной обработки (рис. 10, 12) и отпуска часть остаточного аустенита дополнительно трансформируется, и содержание мартенсита в поверхностном слое образца дополнительно увеличивается, в то время как переходный слой и сердцевина в основном состоят из отпущенного пластинчатого мартенсита. Измерение содержания остаточного аустенита на различной глубине с помощью оптической микроскопии (табл. 4) показало аналогичную тенденцию, как и измерение методом рентгеновской дифракции (XRD) (табл. 3). Однако с помощью этого метода сложно точно количественно
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1