Бровер Андрей Владимирович - доцент кафедры физического и прикладного материаловедения, кандидат технических, доцент.
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.
Rostov-on-Don.
Introduction. The structural state of the surface layers of engineering products manufactured through laser processing under various irradiation modes is considered. Structures with the highest possible stability with respect to external action under friction conditions, or with the possibility of optimal adjustment and additional hardening during operation by the formation of secondary structures, were implemented. Under the operating conditions, under the impact of mechanical and thermal pulses, an express rearrangement of one structure to another occurs, which is stable at a higher level of load-speed conditions. Thus, the phenomenon of structural-energy adaptability is realized. The resulting adapt-able structures most efficiently dissipate the energy introduced into the tribosystem, and minimize the wear of friction pairs.
Materials and Methods. We studied samples of P6M5 steel using the following equipment:
• Kvant-16 processing station with a power density of 100 MW/m2 for pulsed laser irradiation of samples;
• Neophot-21 optical microscope for metal physical studies;
• DRON-0.5 diffractometer for phase composition identification.
Results. It is established that the material of the samples after laser treatment is able to efficiently dissipate the energy supplied during friction through its transformations at various structural levels. As a result, it becomes possible to control the surface strength and wear resistance of materials using the concept of structural adaptability of friction pairs, which extends their range of performance. Wear resistance of the irradiated steels is determined by both their initial hardness and the work-hardenability during friction. It is established that the thermal-strength loading of the steel sur-face irradiated layers during friction destabilizes austenite to the γ→α transformation, i.e., it contributes to its transformation into deformation martensite.
Discussion and Conclusions. In relation to the specific loading conditions, it is required to regulate the amount and degree of stability of the residual austenite in laser-hardened steels and alloys, which provides the necessary operational properties.
Введение. Рассмотрено структурное состояние поверхностных слоев машиностроительных изделий, изготовленных с применением лазерной обработки на различных режимах облучения. Реализованы структуры с максимально возможной стабильностью по отношению к внешнему воздействию в условиях трения, либо с возможностью оптимальной перестройки и дополнительного упрочнения при эксплуатации путем образования вторичных структур. В условиях эксплуатации под влиянием механических и тепловых импульсов происходит экспрессная перестройка одной структуры в другую, устойчивую на более высоком уровне нагрузочно-скоростных условий. Таким образом, реализуется явление структурно-энергетической приспосабливаемости.
Образующиеся адаптируемые структуры наиболее эффективно рассеивают вводимую в трибосистему энергию и минимизируют износ пар трения.
Материалы и методы. Исследовались образцы из стали Р6М5 помощью следующей аппаратуры:
• технологическая установка Квант-16 с плотностью мощности 100 МВт/м2 для импульсного лазерного облучения образцов;
• оптический микроскоп Neophot-21 для металлофизических исследований;
• дифрактометр ДРОН-0,5 для идентификации фазового состава.
Результаты исследования. Установлено, что материал образцов после лазерной обработки способен эффективно рассеивать подводимую при трении энергию с помощью его преобразований на различных структурных уровнях. В результате появляется возможность целевого управления поверхностной прочностью и износостойкостью материалов, используя концепцию структурной приспосабливаемости пар трения, что расширяет их диапазон работоспособности. Износостойкость облученных сталей определяется как их исходной твердостью, так и способностью к деформационному упрочнению в процессе трения. Установлено, что температурно-силовое нагружение поверхностных облученных слоев сталей при трении дестабилизирует аустенит к γ→α превращению, т. е. способствует превращению его в мартенсит деформации.
Обсуждение и заключения. Применительно к конкретным условиям нагружения необходимо регулировать количество и степень стабильности остаточного аустенита в лазерно-закаленных сталях и сплавах, что обеспечивает получение необходимых эксплуатационных свойств.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.