118
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
углеродистые стали с содержанием углерода 0,3…0,6 % наиболее под-
ходят для закалки непрерывным лазерным излучением.
При лазерной обработке с оплавлением эвтектоидных и заэвтек-
тоидных углеродистых сталей в зоне оплавления кроме мелкодис-
персного мартенсита образуется остаточный аустенит, например, в
стали У8 — до 39 %, в стали У10 — до 45 %. Нерастворившегося це-
ментита в зоне оплавления нет, следовательно, мартенсит и аустенит
достаточно насыщены углеродом. С увеличением содержания угле-
рода микротвердость мартенсита значительно возрастает: в сталях с
содержанием углерода 1,0…1,2 % она достигает 1 200…1 300 HV.
Поэтому стали У8 и У10 после лазерного упрочнения имеют боль-
шую микротвердость, чем сталь 45. Следует отметить, что увеличе-
ние содержания остаточного аустенита в зоне оплавления некоторых
сталей может уменьшить микротвердость, например, микротвердость
стали У10 ниже микротвердости стали У8. С этим связано снижение
микротвердости в зоне оплавления стали У10 по сравнению с ее мик-
ротвердостью в зоне закалки из твердой фазы. При выборе режимов
лазерного термоупрочнения необходимо учитывать, что увеличение
содержания углерода в металле термообрабатываемых объемов свы-
ше 0,6 % резко уменьшает темп прироста твердости. Оптимальным
является создание в зоне нагрева условий, когда карбиды растворя-
ются не полностью, а только в такой степени, чтобы обеспечить по-
лучение высокоуглеродистого мартенсита (0,6 % углерода), но избе-
жать образования повышенного количества остаточного аустенита.
При обработке излучением волоконного лазера без оплавления
поверхности инструмента из стали У8 зона оплавления отсутствует.
На месте перлитных зерен образуется мелкодисперсный мартенсит. В
зоне закалки из твердой фазы можно выделить две области: вверху —
область растворенных карбидов, внизу — область нерастворенных
карбидов.
В области растворенных карбидов твердый раствор насыщен угле-
родом, что приводит к образованию повышенного количества остаточ-
ного аустенита. В области нерастворенных карбидов остаточного аусте-
нита значительно меньше, поэтому эта часть ЗТВ отличается макси-
мальной твердостью. Поэтому заэвтектоидные стали рекомендуется
упрочнять на режимах, обеспечивающих получение структур с нерас-
творенными карбидами, т. е. проводить лазерную термическую обра-
ботку с наибольшими скоростями охлаждения. В нижней части ЗТВ це-
ментит растворен не полностью. Переходная зона отсутствует, также
как и в ЗЛВ стали 45 при обработке излучением волоконного лазера.
Микротвердость с усилением мощности до 1 кВт повышается, а
при дальнейшем ее увеличении до 1,5 кВт уменьшается. Поскольку с
растворением карбидов возрастает содержание остаточного аустени-
та, в связи с чем микротвердость снижается.
В машиностроении широко применяют легированные стали, тер-
мическая обработка которых существенно повышает их эксплуатаци-