Дослідження впливу лазерної термообробки на мікроструктуру і властивості хромовмісної сталі

Abstract

Актуальність теми кваліфікаційної роботи. У процесі експлуатації устаткування найінтенсивнішим механічним впливам піддається поверхневий шар деталей. Недостатній опір поверхні зношуванню є основною причиною виходу деталей та вузлів механізмів з ладу. Найбільш широко використовуваним матеріалом у вузлах, що працюють в агресивних середовищах та під високими навантаженнями, є корозійностійкі сталі. Вони застосовуються для виготовлення деталей, на які з технологічних причин нанесення гальванічних покриттів утруднено або покриття не забезпечують надійної захисту. В роботі досліджено хромовмісні сталі аустенітного та ледебуритного класу. Аустенітна сталь марки 12Х18Н10Т характеризуються невеликою міцністю (500-800 МПа) та невисокою працездатністю за жорстких умов корозійного впливу атмосфери. Хромиста сталь 95Х18 застосовується в деталях і вузлах машин, до яких пред'являються вимоги високої міцності та зносостійкості, що працюють при температурі до 500°С. Широке використання даних сталей у промисловості накладає підвищені вимоги до зносостійкості робочих поверхонь деталей із таких матеріалів. Для отримання необхідної структури та заданого рівня властивостей у таких сплавах проводять зміцнювальну обробку, в тому числі лазерну термообробку. Технологія лазерної 4 обробки відноситься до локальних методів термічної обробки поверхонь деталей і має ряд суттєвих особливостей та переваг у порівнянні з традиційною термічною обробкою за рахунок використання лазерного випромінювання наносекундної тривалості з надвисокою щільністю потужності. Надвисокі швидкості охолодження у вузькому поверхневому шарі (до 0.05 мм), локальність впливу, можливість регулювання режимів в широких діапазонах забезпечують утворення зміцненої поверхні заданої глибини та профілю, що відрізняється високою твердістю та зносостійкістю. З розвитком теорії лазерів та створенням сучасних лазерних установок, виникає необхідність в удосконаленні технологічних процесів лазерного зміцнення сталей. В зв'язку з цим дослідження впливу лазерної термообробки на мікроструктуру і властивості хромовмісної сталі, є важливим і актуальним, як необхідна передумова для подальшої розробки технології лазерного зміцнення корозійностійких сталей, що застосовуються в деталях і вузлах машин та механізмів, які працюють у жорстких умовах експлуатації. Мета кваліфікаційної роботи. Дослідження впливу процесів лазерного зміцнення деталей машин та пар тертя з хромовмісних сталей аустенітного та ледебуритного класів на їх мікроструктуру та властивості. Завдання:  узагальнити аналітичні відомості щодо теоретичних основ і методів підвищення конструкційної міцності сплавів і деталей машин за рахунок обробки лазером, а також питання вибору типу лазерного випромінювача для промислових лазерних установок;  експериментальні дослідити закономірності модифікації поверхневого шару досліджуваних сталей під дією лазерного випромінювання;  дослідити вплив параметрів лазерної обробки на властивості поверхневих шарів досліджуваних сталей: структуру, механічні та триботехнічні властивості;  зробити висновки та винести пропозиції. Об’єкт дослідження. Процес лазерного зміцнення поверхні деталей машин 5 та пар тертя з корозійностійких сталей аустенітного та ледебуритного класів. Предмет дослідження. Вплив лазерної термообробки на мікроструктуру і властивості хромовмісної сталі. Наукова новизна одержаних результатів: Визначення раціонального ступеня заповнення поверхні зміцненими зонами при дискретній обробці деталей з метою отримання максимальної зносостійкості. Практичне значення одержаних результатів: Результати досліджень є передумовою для розробки технологічних рекомендацій щодо вибору оптимальної стратегії сканування лазером робочих поверхонь з різних матеріалів для отримання поверхні з максимальною зносостійкістю. Практичне значення розробок підтверджено використанням їх в учбовому процесі (матеріали використані в лекції «Методи термічної обробки» з дисципліни «Матеріалознавство») на кафедрі СІ та ТММ ДБТУ.