Лазерная химико-термическая обработка (ЛХТО)

Насыщение легирующими элементами при ЛХТО происходит путем диффузии и массопереноса в твердой фазе, из плазмы, и жидкой фазы, при этом возможно конвективное и чисто механическое перемещение расплава в зоне воздействия лазерного импульса.

При ЛХТО на поверхность изделия предварительно наносят различны­ми способами (накатка фольги из легирующего материала, электролитиче­ское или химическое осаждение, напыление, электроискровое легирование, нанесение порошков или обмазок) легирующие элементы. ЛХТО обычно осуществляется в режиме расплавления.

Свойства зоны легирования зависят от концентрации легирующих эле­ментов и получения фаз различной степени стабильности и дисперсности, образующихся в процессе охлаждения. Строение и состав зоны термическо­го влияния определяются режимом лазерного облучения: плотностью мощ­ности излучения, временем его действия, числом импульсов, а также концен­трацией легирующих компонентов в обмазке.

В настоящее время получены положительные результаты по цементации, азотированию, борированию и диффузионной металлизации железа и стали, а также металлов, не имеющих полиморфных превращений (Al, Ni, Си и др.).

При цементации железа образуется двухслойная зона, состоящая из бе­лого слаботравящегося слоя с равномерной твердостью HV 1400 и располо­женного за ним слоя с микротвердостью HV 1000.

Диффузионная металлизация железа возможна при легировании различ­ными металлами. Однако повышение твердости достигается только при рас­творении ванадия, ниобия, титана и вольфрама.

Высокая износостойкость и кавитационная стойкость получены при ла­зерном азотировании из обмазок на стали 38Х2МЮА и 15ХМФ.

После лазерного борирования ЗТВ имеет твердость в зависимости от режима обработки HV 1100—2100. При таком упрочнении достигается вы­сокое сопротивление изнашиванию при различных схемах приложения на-

грузки и различных условиях трения. Легирование бором снижает коэффи­циент трения материала, повышает его износостойкость.

Контрольные вопросы

1. Что такое термическая обработка, каковы ее цели и за счет чего они достигаются?

2. Назовите основные элементы режима термической обработки и укажите роль и значение каждого из них.

3. Укажите и поясните, какие типы сплавов могут подвергаться упрочняющей тер­мообработке.

4. Укажите и поясните, какие виды внутренних напряжений могут возникнуть в сплаве при термической обработке и как они влияют на формирование дислока­ций От чего зависит плотность дислокаций, генерируемых при термообработке?

5. Почему при увеличении скорости охлаждения аустенига возрастает твердость продуктов его распада? Перечислите эти продукты.

6. Чем принципиально перлитное превращение отличается от бейнитного, а бей-нитное от мартенсигного и как это отличие отражается на фазовом составе и свойствах продуктов превращения?

7. Что такое мартенсит? Какими особенностями строения его кристаллической ре­шетки можно объяснить его высокую твердость и хрупкость?

8. Перечислите основные виды термообработки, их назначение, режимы и особен­ности комплекса механических свойств получающихся продуктов.

9. Каково назначение отпуска стали? Почему существует три вида отпуска, каковы их режимы, какие продукты получаются при каждом из них? Опишите особен­ности свойств этих продуктов и области применения последних.

10. Назовите основные операции термообработки сплавов с ограниченной раство­римостью компонентов. В чем сущность превращений при каждой из операций и как при этом изменяются строение и свойства сплавов?

11. При каких видах термообработки формируются стопоры в сплавах и от чего за­висит упрочняющий эффект стопоров?

12. Чем отличается химико-термическая обработка от термической обработки?

13. Что понимают под термином «эффективная толщина слоя»?

14. В каких случаях применяют цементацию, нигроцементацию и азотирование?

15. При каких температурах проводится процесс цементации? Почему?

16. В чем заключается сущность закалки ТВЧ?

17. Перечислите основные особенности лазерного упрочнения.