Морфология закалённого слоя состоит, как правило, из трёх зон, отвечающих полной закалке, неполной закалке и переходной зоны к основной структуре. Микротвердость закаленного слоя, например, на стали 45, в среднем составляет 8500 МПа при колебаниях в интервале от 6000 до13 МПа.
Промышленное опробование лазерной обработки на режущем инструменте выявило эффект повышения стойкости в 2…5 раз на быстрорежущих сталях и в 1,5…3 раза на штампах из сталей У10, Х12М.
При закалке с плавлением происходит быстрое затвердевание поверх-ностного слоя толщиной около 0,1мм с образованием метастабильной структуры (самозакалка). В качестве источника нагрева наибольшее распространение получили технологические газовые лазеры, не требующие вакуума.
Микротвердость оплавленного слоя выше, чем при закалке без плавления. Например, у стали 45 она достигает 10000…11000 МПа. Старение поверхностного закаленного слоя обуславливается сверхбыстрым охлаждением. Так, скорость охлаждения отливки не превышает 103 К/с, а расплавленного слоя – 104…106 К/с. При таком сверхбыстром охлаждении формирование структуры подчиняется закономерностям закалки из расплава, что проявляется в химической микронеоднородности и большой измельченности структурных составляющих.
При обработке с оплавлением возможно образование микрообъемов с метастабильным состоянием, близким к аморфному, а в поверхностной зоне с пониженной травимостью может выявляться дендритное строение, характерное для литого металла. Следует отметить, что при закалке плавлением шероховатость ухудшается на 1…2 порядка. Например, неровности шлифованной поверхности из серого чугуна составляли до 0,5мкм, а после закалке плавлением - 80мкм.
В настоящее время закалку с плавлением поверхности используют для повышения износостойкости и антикоррозионностойкости на чугунах, сталях и сплавах цветных металлов.
Закалка чугунов. Чугуны серые, ковкие и высокопрочные являются самыми дешевыми литейными конструкционными материалами. Вместе с тем, большинство деталей из чугуна выходит из строя из-за износа. Поэтому большой интерес представляет возможность повысить износостойкость чугунных деталей с помощью закалки с плавлением поверхности.
При сверхбыстром охлаждении расплавленного слоя первичная структура состоит из первичных кристаллов аустенита эвтектики (ледебурита) тонкопластинчатого строения. График отсутствует. При дальнейшем охлаждении первичный аустенит, менее углеродистый и имеющий точку начала мартенситного превращения М выше комнатной температуры, превращается в мартенсит. Таким образом после закалки микроструктура расплавляющегося слоя состоит из аустенита и цементита ледебуритного, мартенсита малоуглеродистого (или феррита). Аустенит эвтектический в дальнейшем способен превращаться в мартенсит деформации.
Строение расплавляющегося слоя после закалки отличается большой степенью измельченности, благодаря чему твердость повышается в 3…5 раз и достигает 600…800 HV. Толщина слоя зависит от удельной мощности облучения и скорости перемещения поверхности относительно луча и составляет от 0,05 до 1,00мм.
В настоящее время наибольший эффект повышения износостойкости и усталостной выносливости достигнут на чугунах. При производстве легковых автомобилей внедрена технология лазерного упрочнения на деталях из ферритного ковкого чугуна для коробки дифференциала заднего моста. Такая же технология опробована на корпусе дифференциала раздаточной коробки автомобиля «Нива» из перлитного ковкого чугуна, что повысило долговечность корпусов в 6…10 раз.
Закалка сталей с плавлением поверхности не дает ощутимого эффекта в повышении твердости. Вместе с тем ее полезно применять на высоколегированных инструментальных и штамповых сталях (сталь Р6М5, Х12 и др.), характеризующихся повышенной хрупкостью из-за наличия крупных первичных карбидов. Расплавление поверхностного слоя растворяет эти карбиды, а последующее ускоренное охлаждение (до 5*10 К/с) подавляет процесс их повторного выделения. Такая обработка оправдывает себя на лезвийном инструменте благодаря снижению выкрашивания.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.