Особливості будови зон насичення сталевої матриці поблизу неметалевих включень після лазерної дії

S. I. Gubenko, I. O. Nikulchenko

Анотація


Постановка проблеми. Лазерна обробка − один із перспективних способів поверхневого зміцнення різних деталей машин і механізмів [7]. Залишаються недостатньо дослідженими процеси трансформації неметалевих включень і їх вплив на локальне зміцнення сталевої матриці, які багато в чому визначають неоднорідний характер лазерного зміцнення
[1; 2]. Методи впливу на неметалеві включення становлять один із найперспективніших напрямків обробки сталей. Один з ефективних шляхів отримання сталей із сприятливими параметрами неметалевих включень − це створення способів впливу на міжфазні границі включення − матриця, їх будову і когезійну міцність [3; 4; 12; 13]. У процесі лазерного впливу між включеннями і сталевою матрицею відбувається швидкісний обмін атомами через границю розділу в умовах аномально високої рухливості атомів, що не відповідає умовам класичної дифузії (аномальний массоперенос) [1; 2]. Для будь-якого імпульсного впливу властиве аномальне прискорення масопереносу [2], а також нерівномірний розподіл температури
[5; 6; 8−11]. Мета роботи − виявлення основних закономірностей трансформації міжфазних границь  включення − матриця і формування зон контактної взаємодії під час ЛТО. Методика. Матеріалами для досліджень служили промислові сталі, які містять різні неметалеві включення. Зразки різних сталей з попередньо полірованою поверхнею піддавали лазерному нагріванню на установках ДОС-30М і КВАНТ-16. Застосовували методи дослідження − оптична мікроскопія, електронна мікроскопія, вимір нанотвердості. Результати. Встановлено, що за лазерного впливу відбуваються плавлення і швидкісна кристалізація включень, локальне легування сталевої матриці, яке супроводжується формуванням поблизу включень градієнтних і композитних зон із різною мікроструктурою і розподілом нанотвердості. Наукова новизна. Встановлено особливості будови градієнтних і композитних зон у сталевій матриці поблизу неметалевих включень. Показано вплив неметалевих включень на зміцнення сталей за лазерної дії. Практична значимість. Використання отриманих результатів дозволить розробити методи і режими лазерної обробки, що дозволяють впливати на розміри, склад, структуру і розподіл неметалевих включень у сталях із метою поліпшення механічних властивостей.


Ключові слова


сталь; неметалеві включення; зміцнення; лазерна дія

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Губенко С. И. Трансформация неметаллических включений в стали : монография / С. И. Губенко. – Москва : Металлургия, 1991. – 225 с. – Режим доступа : http://www.metallurgy-publishers.net

Неметаллические включения в стали : монография / [С. И. Губенко, В. В. Парусов, И. В Деревянченко]. – Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2005. – 536 с. – Режим доступа : http://www.art-press.com.ua/home

Губенко С. И. Возможности трансформации неметаллических включений и межфазных границ включение − матрица при высокоэнергетических обработках / С. И. Губенко // Металлофизика, новейшие технологии. − 2014. − Т. 36. − № 3. − C. 287−315. – Режим доступа : http://mfint.imp.kiev.ua/ua/index.html

Губенко С. И. Градиентные и композитне зоны контактного взаимодействия включений и стальной матрицы после лазерного воздействия / С. И. Губенко, И. А. Никульченко // Строительство, материаловедение, машиностроение. – 2015. – Вып. 80. – С. 118−122. – Режим доступа : http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe? Z21ID= &I21DBN = UJRN&P21DBN=UJRN&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=juu_all&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=I=&S21COLORTERMS=0&S21STR=%D0%9670492:%D0%95%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3.,%D0%B5%D0%BA%D0%BE%D0%BB.,%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF.%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD

Денисенко О. І. Формування поля температур тонкої стрічки під впливом на її поверхню дисперсної фази двофазного струменя / О. І. Денисенко, В. І. Цоцко, І. М. Спиридонова, Б. Г. Пелешенко // Фізика і хімія твердого тіла. – Т. 9. – № 4 (2008). – С. 901–904. – Режим доступа : http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/natural/phkhtt/2008_1_4/0904-42.pdf

Денисенко О. І. Розподіл температури одновимірного зразка в умовах місцевої термообробки / О. І. Денисенко, В. І. Цоцко, І. М. Спиридонова, Б. Г. Пелешенко // Фізика і хімія твердого тіла. – Т. 9. – № 1 (2008). – С. 181–184. – Режим доступа : http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/Natural/phkhtt/2008_1_4/0901-29.pdf

Лазерная поверхностная обработка металлов и сплавов : монография / [П. А. Леонтьев, Н. Т. Чеканов, М. Г. Хан]. – Москва : Металлургия, 1986. – 142 с. – Режим доступа : http://www.metallurgy-publishers.net

Цоцко В. И. Температурные характеристики поверхностного слоя низкоуглеродистых сталей в условиях линейного нагрева поверхности / В. И. Цоцко, А. И. Денисенко // Вісник Дніпропетровського національного університету. – 2004. – № 2. – С. 72–77. – Режим доступа : http://irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN= UJRN& P21DBN=UJRN1&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=njuu_dstu&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02= 0&S21P03=I=&S21COLORTERMS=0&S21STR=%D0%9672605%2F2004%2F3

Цоцко В. И. Аналитическое моделирование поля температур одномерного образца в условиях местной термоциклирующей обработки / В. И. Цоцко, И. М. Спиридонова, Б. И. Пелешенко, А. И. Денисенко // Сучасні проблеми металургії. Наукові праці. – Т. 10. – Дніпропетровськ : «Системні технології», 2007. – С. 170–178. – Режим доступа : http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/natural/Spm/2007_10/15.pdf

Цоцко В. И. Аналитическое моделирование температурного поля одномерного образца в условиях местной термообработки / В. И. Цоцко, И. М. Спиридонова, Б. И. Пелешенко, А. И. Денисенко // Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. – Вип. 3 (56). – Т. 2. – Дніпропетровськ, 2008. – С. 22–29. – Режим доступа : http://st.nmetau.edu.ua/journals/56/29_a_ru.pdf

Цоцко В. И. Нестационарное поле температур в металле в условиях импульсного энергетического воздействия / В. И. Цоцко, Б. И. Пелешенко, А. И. Денисенко // Высокоэнергетическая обработка материалов. – Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2009. – С. 202–208. – Режим доступа : http://info.donntu.org/el_izdan/geolog/news/35_2010-01-11_9-06-22/fistech09.pdf

Structure of local zones between non-metallic inclusions and steel matrix after laser treatment : сollective monograph / [S. Gubenko, U. Proidak, I. Nikulchenko] // New Technologies and Achievements in Metalurgy, Materials Engineering and Production Enginnering. − Chestochowa : Chestochowa University of Technology, 2015. − Рp. 303−309. − Режим доступа : http://nukat.edu.pl/lib/item?id=chamo:3489692&theme=nukat

Gubenko S. Influence of non-metallic inclusions on the strengthening of steels under laser action / S. Gubenko, I. Nikulchenko // Material Science. Non-Equilibrium Phase Transformations. − Bulgary, Varna, 2015. − № 3. − Pp. 18−24. – Режим доступа : http://www.material-science.eu/journal.html


Пристатейна бібліографія ГОСТ