116
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
ляют не только исследования влияния технологических факторов
лазерного термоупрочнения на формирование однородных и относи-
тельно мелкозернистых структур поверхностного слоя, но и сравнение
эффективности использования
2
-
СО , твердотельных и волоконных
лазеров.
Сравнение эффективности двух типов лазеров показало, что эф-
фективность поглощения излучения волоконного лазера чрезвычайно
высока. Так, при мощности излучения волоконного лазера 1 кВт и
скорости обработки 0,01 м/c глубина зоны лазерного воздействия
(
ЗЛВ) стали 45 составляет 1,27 мм, а стали У8 — 1,14 мм. При этих
же значениях скорости и мощности излучения СО
2
-
лазера глубина
ЗЛВ указанных сталей равна 0,6 мм даже при использовании погло-
щающих покрытий.
Одна из самых актуальных задач в широком спектре процессов
закалки стали — закалка без оплавления поверхности, например, для
закалки штамповой оснастки. Поскольку в этом случае недопустимо
локальное плавление металла даже в микрозонах.
На рис. 1,
а
,
приведена микроструктура ЗЛВ углеродистой стали 45,
обработанной излучением волоконного лазера. Структура закаленного
слоя довольно однородна (микроструктура имеет вид мелкодисперсного
мартенсита) и полностью отсутствует переходная зона. На рис. 1,
б
,
для
сравнения дана микроструктура ЗЛВ этой же стали, полученная при об-
работке излучением СО
2
-
лазера. В этом случае есть переходная зона, и
наблюдается слоистость структуры. В результате нагрева до температу-
ры ниже температуры плавления нормализованной стали 45 отсутствует
зона закалки из жидкого состояния. Зона закалки из твердой фазы со-
стоит из двух областей: вверху — область с однородной структурой и
внизу — область с неоднородной структурой. В области с однородной
структурой формируется мелкодисперсный мартенсит с микротвердо-
стью 720…850 HV. На месте перлитных зерен образуется мартенсит
(
микротвердость 557…644 HV) с небольшим количеством остаточного
а
б
Рис. 1. Микроструктура стали 45 после нормализации и лазерной тер-
мической обработки излучением волоконного лазера (
а
)
и CO
2
-
лазера
(
б
) (
×200)