JOURNAL - Ð¢ÐµÑ Ð½Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸ Университет - София - Филиал Пловдив

- 82 -
Целта на настоящата работа е чрез лазерно модифициране да се създадат
условия за повишаване на устойчивостта на термична умора на стомани 3Х2В8Ф и
4Х5МФС. На повърхността на образците, в режим със стопяване, са изработени 3
ивици с различнa степен на препокриване и са изследвани грапавостта, твърдостта и
микроструктурата на обработената площ.
2. Методика на експеримента
Използвани са топлоустойчиви инструментални стомани 3Х2В8Ф и 4Х5МФС
(съответно SKD5 и SKD6 според стандарт G4404, Япония, или H21 и H11 по AISI) със
следния химичен състав: C-0,37%, Si-0,21%, Mn-0,20%, Cr-2,74%, W-7,03%, V-0,30% за
стомана 3Х2В8Ф и C-0,40%, Si-1,14%, Mn-0,42%, Cr-5,34%, V-0,35%, Mo-1,30% за
стомана 4Х5МФС. Изработени са образци с призматична форма и размери
20х30х40mm 3 , подложени на предварителна термообработка, състояща се от закаляване
и високотемпературно отвръщане. Получената твърдост е HRC 45-47 за стомана
3Х2В8Ф и HRC 47-49 за стомана 4Х5МФС. След това образците са шлифовани до
R a =0,12 μm.
Повърхностната термична обработка е извършена с помощта на непрекъснат
СО 2 лазер при следния режим: мощност Р=1000W, скорост на сканиране V=0,85 cm/s и
диаметрър на петното на лазерния лъч-d L =0,25 cm, осигуряващ стопена зона с
дълбочина δ=0,36-0,34mm и ширина В=2,79-2,81mm при стомани 3Х2В8Ф и 4Х5МФС
съответно. Обработени са по 3 ивици на повърхността, като разстоянията между тях са
определени така, че да се осигурява 50%, 30% и -50% препокриване на уякчения слой.
Експериментите са извършени при изполване на защитен газ аргон с налягане 0,1 Barr.
С цел да се осигури отвърната зона с различни размери първо е получен централния
слой, а след това - двата крайни.
Изследван е релефът на зоните, обработени чрез лазерно въздействие. Поради
повишената грапавост вследствие на стопяване на метала, твърдостта по ширина на
обработения участък е изследвана на разстояние 50μm от повърхността при
натоварване 0,300 kg (HV 0,3). Твърдостта по дълбочина е измерена в различни зони на
лазерно-уякчения слой по метода на Викерс с натоварване 0,050kg (HV 0,05).
Микроструктурата на уякчените слоеве е изучавана с помощта на светлинни
микроскопи “Olympus” BH2-UMA и “Nikon-EPIPHOT 200”, снабден с цифрова камера
DXM 1200. Фазовия състав е определен на рентгенов дифрактометър “Rigaku-Mini-
Flex” в Co излъчване.
3. Получени резултати и анализ
3.1. Релеф на обработената повърхност
Използваният режим на лазерно въздействие осигурява стопяване на
повърхността на дълбочина по-голяма от 0,2mm и води до промени в релефа и до
получаване на зони с повишена грапавост (фиг.1 и фиг.2). И при двете стомани
стойностите на средноаритметичното отклонение на профила Ra са по-високи от
изходните (таблица 1). При различната степен на препокриване те варират в границите
на Ra=26,8-31,7μm за стомана 3Х2В8Ф и Ra=35,4-47,1μm за стомана 4Х5МФС.
Максималното отклонение на профила Rmax е между 70-120μm и 115-130μm при
стомани 3Х2В8Ф и 4Х5МФС съответно. По-високи са стойностите на Ra и Rmax при
стомана 4Х5МФС, но като цяло, повишението на грапавостта е в минимални граници.
Освен това в напречно сечение ясно се забелязва разлика в профила на релефа на
зоната на стопяване при двете стомани. Еднотипността на контура на релефа се запазва
независимо от различната степен на препокриване.