Модификация поверхности инструментальной стали порошками B4C–Al под воздействием импульсного лазера

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Показана актуальность лазерной модификации поверхности металлических деталей, приведены экспериментальные данные о влиянии обработки поверхности инструментальной стали 3Х2В8Ф импульсным иттербиевым волоконным лазером с добавлением пасты из порошков B4C и B4C–Al. Показано, что при обработке поверхности образца стали, на которую предварительно с помощью клея нанесен слой пасты толщиной 1–2 мм из порошка F220 (B4C), в течение 15 мин лазером при оптимальных настройках режима работы получен функциональный слой толщиной 30–40 мкм с микротвердостью 1200–1400 HV и шероховатостью поверхности второго класса. При аналогичной обработке, но уже с добавлением к порошку F220 (B4C) порошка ПА-4 (Al) в пропорции 7:3, получен функциональный слой толщиной 40–60 мкм с микротвердостью 1100–1300 HV и шероховатостью поверхности седьмого класса. На дифрактограммах модифицированных поверхностей образцов обнаружена более предпочтительная фаза Fe2B, фаза FeB, которая приводит к резкому охрупчиванию функционального слоя, не выявлена.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Б. Лупсанов

Бурятский государственный университет им. Доржи Банзарова

Автор, ответственный за переписку.
Email: lupandrey@yandex.ru
Россия, Улан-Удэ

У. Л. Мишигдоржийн

Институт физического материаловедения СО РАН

Email: undrakh@ipms.bscnet.ru
Россия, Улан-Удэ

А. А. Машанов

Бурятский государственный университет им. Доржи Банзарова

Email: lupsanovab@bsu.ru
Россия, Улан-Удэ

А. С. Милонов

Бурятский государственный университет им. Доржи Банзарова; Институт физического материаловедения СО РАН

Email: lupsanovab@bsu.ru
Россия, Улан-Удэ; Улан-Удэ

А. В. Номоев

Бурятский государственный университет им. Доржи Банзарова; Институт физического материаловедения СО РАН

Email: lupsanovab@bsu.ru
Россия, Улан-Удэ; Улан-Удэ

Список литературы

  1. Климов В.Г., Жаткин С.С., Щедрин Е.Ю., Когтева А.В. // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2015. T. 17. № 2 (4). С. 782. http://www.ssc.smr.ru/media/journals/izvestia/ 2015/2015_2_782_788.pdf
  2. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.
  3. Beguin J.D., Gazagne V., Balcaen Y., Alexis J., Andrieu E. // Mater. Sci. Forum. 2018. V. 941. P. 845. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.941.845
  4. Rumsey A.M., Jahan M.P. // Encyclopedia of Aluminum and Its Alloys / Ed. Totten G.E. et al. 2018. V. 2. P. 1557. https://www.routledge.com/Encyclopedia-of-Aluminum-and-Its-Alloys-Two-Volume-Set-Print/Totten-Tiryakioglu-Kessler/p/book/9781466510807
  5. Zhu C., Wan H., Min J., Mei Y., Lin J., Carlson B.E., Maddela S. // Opt. Lasers Engin. 2019. V. 119. P. 65. http://dx.doi.org/10.1016/j.optlaseng.2019.03.017
  6. Гусев А.А., Гусева Г.В. // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2012. Т. 14. № 6. C. 254. http://www.ssc.smr.ru/media/journals/izvestia/2012/2012_6_254_259.pdf
  7. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.
  8. Морозов Е.А., Шумков А.Е., Дроздов А.А., Юсибов Н.С. // Металлообработка. 2019. № 2 110). С. 19. https://doi.org/10.25960/mo.2019.2.19
  9. Schneider M.F. Laser Cladding with Powder. Ph. D. Thesis University of Twente, Enschede (The Netherlands). 1998. 177 p. https://research.utwente.nl/files/6075114/t0000007.pdf
  10. Жидков М.В., смирнов Н.А., Чэнь Ц., Кудряшов С.И., Япрынцев М.Н. // Письма о материалах. 2020. Т. 10. № 3. С. 243. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-3-243-248
  11. Великих В.С., Гончаренко В.П., Зверев А.Ф., Картавцев В.С. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 4. С. 9.
  12. Лабунец В.Ф., Ворошнин Л.Г., Киндарчук М.В. Износостойкие боридные покрытия. Киев: Тэхника, 1989. 158 с.
  13. Лупсанов А.Б., Лысых С.А., Южаков И.А., Милонов А.С., Мишигдоржийн У.Л., Номоев А.В. // Вестн. Бурятского гос. ун-та. Химия. Физика. 2022. № 2–3. С. 3. https://journals.bsu.ru/doi/10.18101/2306-2363-2022-2-3-3-21
  14. Mishigdorzhiyn U.L., Ulakhanov N.S., Nomoev A.V., Lupsanov A.B. // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2064. Р. 012102. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/ 2064/1/012102/pdf
  15. Патент 2786263 C1 (RU). Способ лазерного легирования инструментальной стали порошками карбида бора и алюминия. / ИФМ СО РАН. Лупсанов А.Б., Мишигдоржийн У.Л., Номоев А.В., Южаков И.А., Лысых С.А. // 2022. Бюл. № 35.
  16. Lupsanov A., Lysykh S., Bronnikova S., Dasheev D., Mishigdorzhiyn U., Nomoev A.V., Ulakhanov N., Yuzhakov I. // Key Engin. Mater. 2023. V. 943. P. 3. https://doi.org/10.4028/p-4r8877
  17. Roberts G.A., Kraus G., Kennedy R.L. Tool Steels. Ohio: ASM International, 1998. 364 p.
  18. ГОСТ Р 52381–2005 (ИСО 8486-1:1996 ИСО 6344-2:1998 ИСО 9138:1993 ИСО 9284:1992). Национальный стандарт РФ. Материалы абразивные. Зернистость и зерновой состав шлифовальных порошков. Контроль зернового состава (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 27 октября 2005 г. № 267-ст). Национальные стандарты. М.: Стандартинформ, 2005.
  19. ГОСТ 6058–2022. Межгосударственный стандарт. Порошок алюминиевый. Технические условия (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 26 октября 2022 г. № 1192-ст, введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 декабря 2022 г.). Межгосударственные стандарты. М.: Российский институт стандартизации, 2022.
  20. ГОСТ 9450-76 (СТ СЭВ 1195-78). Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников (с Изменениями № 1, 2) Государственный стандарт Союза ССР (утв. и введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 09.01.76 г. № 68 (ред. от 01.03.1993 г.). АН СССР. М.: Изд-во Стандартов, 1993.
  21. Батаев И.А., Курлаев Н.В., Ленивцева О.Г., Бутыленкова О.А., Лосинская А.А. // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2012. № 1. С. 85. https://elibrary.ru/download/elibrary_17725258_ 62279488.pdf
  22. Протасевич В.Ф., Стасевич Г.В., Басалай И.А. // Металлургия: республиканский межведомственный сборник научных трудов. Минск: БНТУ, 2011. Вып. 33. Ч. 2. С. 161. https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/20098/%d0%a1.%20161-172.pdf?sequence=1&isAllowed=y
  23. ГОСТ 2789-73. Межгосударственный стандарт. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики (с Изменениями № 1 и № 2) (утв. и введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 23.04.73 № 995) Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 08.05.80 № 2019. М.: Стандартинформ, 2018.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Поверхность образцов: № 1, обработанного порошком B4C марки F220 (а); № 2, обработанного смесью из порошков B4C марки F220 (70 мас. %) и Al марки ПА-4 (30 мас. %) (б).

Скачать (67KB)
3. Рис. 2. РЭМ-изображения образцов № 1 (B4C) (а, б) и № 2 (B4C + Al) (в, г) при увеличении ×300 (а, в) и ×500 (б, г).

Скачать (63KB)
4. Рис. 3. Зависимость показателя микротвердости образцов № 1 (B4C) и № 2 (B4C + Al) от расстояния от поверхности d.

Скачать (12KB)
5. Рис. 4. Дифрактограмма образца № 1 (B4C).

Скачать (22KB)
6. Рис. 5. Дифрактограмма образца № 2 (B4C + Al).

Скачать (22KB)
7. Рис. 6. 3D-профилограммы образцов № 1 (B4C) (а) и № 2 (B4C + Al) (б).

Скачать (74KB)

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2024