ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния параметров лазерного оплавления серого чугуна СЧ20 на рельеф поверхности лазерных дорожек, микроструктуру и микротвердость в зонах лазерной обработки. По химическому составу исследуемый материал относится к серым чугунам. Но из-за ускоренного охлаждения при литье материал в исходном состоянии имеет структуру белого чугуна. Лазерное оплавление осуществляли волоконным лазером c длиной волны 1,07 мкм и пятном круглого сечения. Варьировали скорость перемещения луча, размер пятна и мощность лазерного луча. Лазерное поверхностное оплавление в данном конкретном случае не меняет тип структуры. Однако дисперсность микроструктуры значительно увеличивается. В результате диспергирования структуры микротвердость HV50 повышается от 500 для исходной структуры до 770…850 после лазерного оплавления. При малых размерах пятна 0,2…0,5 мм на поверхности образуются периодические структуры рельефа. Сравнительно гладкую поверхность лазерных дорожек получили при размерах пятна 2…4 мм. В этом же случае достигается максимальная микротвердость.

1. Контактная выносливость NiCrBSi покрытий, полученных методом газопорошковой лазерной наплавки / Р.А. Саврай, А.В. Макаров, Н.Н. Соболева, И.Ю. Малыгина, А.Л. Осинцева // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2014. – № 4 (65). – С. 43–51.

2. Применение метода лазерно-плазменной модификации поверхности металлов для улучшения триботехнических характеристик цилиндров двигателей внутреннего сгорания / С.Н. Багаев, Г.Н. Грачёв, А.Л. Смирнов, М.Н. Хомяков, А.О. Токарев, П.Ю. Смирнов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2014. – № 1 (62). – С. 14–23.

3. Laser surface hardening of frictional pairs made from steel–copper pseudoalloy / V.G. Gilev, E.A. Morozov, P.N. Kilina, L.D. Sirotenko // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, iss. 2. – P. 152–155. – doi: 10.3103/S1068798X16020118.

4. Alabeedi K.F., Abboud J.H., Benyounis K.Y. Microstructure and erosion resistance enhancement of nodular cast iron by laser melting // Wear. – 2009. – Vol. 266, iss. 9–10. – P. 925–933. – doi: 10.1016/j.wear.2008.12.015.

5. Grum J., Šturm R. Comparison of measured and calculated thickness of martensite and ledeburite shells around graphite nodules in the hardened layer of nodular iron after laser surface remelting // Applied Surface Science. – 2002. – Vol. 187, iss 1–5. – P. 116–123. – doi: 10.1016/S0169-4332(01)00823-6.

6. Fernandez-Vicente A., Pellizzari M., Arias J.L. Feasibility of laser surface treatment of pearlitic and bainitic ductile irons for hot rolls //Journal of Materials Processing Technology. – 2012. – Vol. 212, iss. 5. – P. 989–1002. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2011.11.013.

7. Microstructural study of surface melted and chromium surface alloyed ductile iron / M.H. Sohi, M. Ebrahimi, H.M. Ghasemi, A. Shahripour // Applied Surface Science. – 2012. – Vol. 258, iss. 19. – P. 7348–7353. – doi: 10.1016/j.apsusc.2012.04.014.

8. Adel K.M., Dhia A.S., Ghazali M.J. The effect of laser surface hardening on the wear and friction characteristics of acicular bainitic ductile iron // International Journal of Mechanical and Materials Engineering. – 2009. – Vol. 4, N 2 (Special issue). – P. 167–171.

9. Chen C.H., Altstetter C.J., Rigsbee J.M. Laser processing of cast iron for enhanced erosion resistance // Metallurgical Transactions A. – 1984. – Vol. 15, iss. 4. – P. 719–728. – doi: 10.1007/BF02644203.

10. Paczkowska M. The evaluation of the influence of laser treatment parameters on the type of thermal effects in the surface layer microstructure of gray irons // Optics & Laser Technology. – 2016. – Vol. 76. – P. 143–148. – doi: 10.1016/j.optlastec.2015.07.016.

11. Surface metal matrix composite Fe-Ti-C/TiC layers produced by laser melt injection technology / O.N. Verezub, Z. Kálazi, G. Buza, P. Boross, B. Vero, G. Kaptay // International Conference "Advanced metallic materials": proceedings, Smolenice, Slovakia, 5–7 November 2003. – Smolenice, 2003. – P. 297–300.

12. Гилев В.Г., Торсунов М.Ф., Морозов Е.А. Лазерное легирование чугуна нирезист ЧН16Д7ГХ подачей порошка ВТ-20 в зону оплавления // Металлообработка. – 2016. – № 5 (95). – С. 25–30.

13. Gilev V.G., Morozov E.A. Laser melt injection of austenitic cast iron Ch16D7GKh with titanium // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. – 2016. – Vol. 57, iss. 6. – P. 625–632. – doi: 10.3103/S1067821216060055.

14. Исследование микроструктуры и микротвердости зон лазерного оплавления чугуна нирезист ЧН16Д7ГХ / В.Г. Гилев, Е.А. Морозов, И.Б. Пуртов, Е.С. Русин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2014. – Т. 16, № 6-1. – С. 227–233.

15. Safonov A.N. Structure and properties of the surface of iron-carbon alloys melted by laser radiation // Metal Science and Heat Treatment. – 1999. – Vol. 41, iss. 1. – P. 7–11. – doi: 10.1007/BF02466262.

16. Ходаковский В.М., Патенкова Е.П. Особенности лазерного упрочнения чугунных деталей судовых технических средств // Металлообработка. – 2003. – № 4. – С. 26–29.

17. Gilev V.G., Bezmaternykh N.V., Morozov E.A. Study of steel–copper pseudo alloy microstructure and microhardness after laser heat treatment // Metal Science and Heat Treatment. – 2014. – Vol. 56, iss. 5. – P. 262–268. – doi: 10.1007/s11041-014-9743-8.

18. Исследование микроструктуры и рельефа поверхности при лазерной термической обработке тонкостенного цилиндра из порошкового псевдосплава сталь-медь / В.Г. Гилев, Е.А. Морозов, А.С. Денисова, А.М. Ханов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2012. – Т. 14, № 4-5. – С. 1212–1217.

19. Майоров В.С. Проявления капиллярной термоконцентрационной неустойчивости при взаимодействии лазерного излучения с веществом // Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / под ред. В.Я. Панченко. – М.: Физматлит, 2009. – С. 310–330.

‎20. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н. Оборудование и технология лазерной обработки материалов. – М.: Высшая школа, 1990. – 159 с.

21. Microstructure evolution and mechanical properties of drop-tube processed, rapidly solidified grey cast iron / O. Oloyede, T.D. Bigg, R.F. Cochrane, A.M. Mullis // Materials Science and Engineering: A. – 2016. – Vol. 654. – P. 143–150. – doi: 10.1016/j.msea.2015.12.020.

22. Kraposhin V.S., Shakhlevich K.V., Vyaz'mina T.M. Influence of laser heating on the quantity residual austenite in steels and cast irons // Metal Science and Heat Treatment. – 1989. – Vol. 31, iss. 10. – P. 745–757. – doi: 10.1007/BF00717467.

23. Крапошин B.C., Крапошина И.Ф. Влияние параметров лазерного облучения на размеры облученных зон для стали 45 // Физика и химия обработки материалов. – 1989. – № 6. – С. 19–24.

24. Fedosov S.A. Laser beam hardening of carbon and low alloyed steels: discussion of increased quantity of retained austenite // Journal of materials Science. – 1999. – Vol. 34, iss 17. – P. 4259–4264. – doi: 10.1023/A:1004607020302.

25. Stavrev D., Dikova Ts. Behaviour of graphite in laser surface hardening of irons // Machines, Technologies, Materials. – 2007. – Iss. 4–5. – P. 98–101.