Повышение ресурса работы инструментальных сталей при лазерной закалке

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В работе рассмотрены результаты металлографических и триботехнических испытаний инструментальной стали Х12 в паре трения с объемно закаленной сталью 40Х при смазке индустриальным маслом И20. Показано, что применение поперечных колебаний лазерного луча значительно повышает производительность обработки. Установлено, что качественное лазерное термическое упрочнение кромок образцов возможно только с применением поперечных колебаний луча при воздействии непрерывным лазерным излучением. При оптимальных режимах лазерной обработки и упрочнении 50% поверхности трения образцов износостойкость повышалась в 1,6 раза по сравнению с объемной закалкой.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Владимир Павлович Бирюков

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: journal@electronics.ru
ORCID iD: 0000-0001-9278-6925

в. н. с., к. т. н.

Россия, Москва

Ярослав Алексеевич Горюнов

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Email: journal@electronics.ru
ORCID iD: 0009-0002-1614-0174

м. н. с.

Россия, Москва

Список литературы

  1. Cui C., Guo Z., Liu Y., Xie Q., Wang Z., Hu J., Yao Y. Characteristics of cobalt-based alloy coating on tool steel prepared by powder feeding laser cladding. Optics & Laser Technology. 2007; 39 (8); 1544–1550. doi: 10.1016/j.optlastec.2006.12.005.
  2. Krishna B. V., Bandyopadhyay A. Surface modification of AISI 410 stainless steel using laser engineered net shaping (LENSTM). Materials & Design. 2009; 30 (5);1490–1496. doi: 10.1016/j.matdes.2008.08.003.
  3. Shtarbakov V., Dikova T., Stavrev D. Microstructure of surface layer of T1 and D2 steels after laser melting. Advances in Materials and Processing Technologies. 2015; 1 (1–2);.124–129. doi: 10.1080/2374068X.2015.1116224.
  4. Baykara T., Keskin N. Effects of Laser Hardening Treatment on the Wear Properties of the Vanadis 4 Extra and Vanadis 10 Tool Steels.International. Journal of Metallurgy and Metal Physics. 2019; 4; 029.
  5. Kusinski J., Kac S, Kopia A., Radziszewska A., Rozmus-Górnikowska M., Major B., L. Major B., Marczak J., Lisiecki A. Laser modification of the materials surface layer–a review paper. Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences. 2012; 4; 711–728. doi: 10.2478/v10175-012-0083-9.
  6. Telasang G., Majumdar J. D., Padmanabham G., Manna I. Wear and corrosion behavior of laser surface engineered AISI H13 hot working tool steel. Surface & Coatings Technology (2014) http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.11.058.
  7. Aqida S. N., Brabazon D., Naher S. Designing Pulse Laser Surface Modification of H13 Steel Using Response Surface Method.AIP Conf. Proc. 2012; 1315, 1371–1376. doi: 10.1063/1.3552376
  8. Ameri M. H. Ghaini F. М., Torkamany M. J. Investigation into the efficiency of a fiber laser in surface hardening of ICD-5 tool steel. Optics & Laser Technology. 2018; 107; 150–157. doi: 10.1016/j.optlastec.2018.05.030
  9. El-Batahgy A.M., Ramadan R. A., Moussa A. R. Laser Surface Hardening of Tool Steels – Experimental and Numerical Analysis. Journal of Surface Engineered Materials and Advanced Technology. 2013; 3: 146–153. doi: 10.4236/jsemat.2013.32019.
  10. Al-Tamimi H.M., Al-Roubaiy A.O., Dawood N. M. Improvement of Microstructure and Wear Resistance of X12 Tool Steel by Using Laser Surface Re-Melting Technique. Materials Science Forum. 2021; 1021; 260–269. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/MSF.1021.260' target='_blank'>www.scientific.net/MSF.1021.260.
  11. Yu L., Yuanpeng T., Hui Z., Haijing Z., Yang L. Microstructure and properties of Cr12MoV die steel by laser quenching with different power. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019; 631; 022032. doi: 10.1088/1757-899X/631/2/022032
  12. Sebek M., Falat L., Orecny M., Petryshynets I., Kovác F., Cerník M. Abrasive wear resistance of modified X37CrMoV5-1 hot work tool steel after heat treatment. International Journal of Materials Research. 2018; 109(5); 460–467.
  13. Amine T., Newkirk J. W. Microstructural and hardness investigation of tool steel D2 processed by laser surface melting and alloying. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014; 73; 1427–1435. doi: 10.1007/s00170-014-5882-8
  14. Lesyk D. A., Martinez S., Mordyuk B. N., Dzhemelinskyi V. V., Lamikiz A., Prokopenko G. I., Milman Yu.V., Grinkevych K. E. Microstructure related enhancement in wear resistance of tool steel AISI D2 by applying laser heat treatment followed by ultrasonic impact treatment. Surface & Coatings Technology. 2017; 328; 344–354. doi: 10.1016/j.surfcoat.2017.08.045.
  15. Yasavol N., Abdollah-zadeh A., Ganjali M., Alidokht S. A. Microstructure and mechanical behavior of pulsed laser surface melted AISI D2 cold work tool steel. Applied Surface Science. 2013; 265; 653–662. doi: 10.1016/j.apsusc.2012.11.070.
  16. Šebek M., Falat L., Kováč F., Petryshynets I., Horňak P., Girman V. The effects of laser surface hardening on microstructural characteristics and wear resistance of AISI H11 hot work tool steel. Arch. Metall. Mater. 2017; 62; 1721–1726. doi: 10.1515/amm-2017-0262.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Микрошлифы зон лазерной закалки стали Х12 расфокусированным лучом (а и c) и колеблющимся лучом (b и d): а и b – Р = 700 Вт, V = 7 мм / с; c и d – Р = 1 000 Вт, V = 10 мм / с

Скачать (521KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Микроструктуры зон лазерной закалки стали Х12 расфокусированным (а, b) и колеблющимся (c, d) пучком

Скачать (601KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Графики зависимости микротвердости от глубины слоя стали Х12 упрочненных лазерным пучком: а) расфокусированным пучком; b) колеблющимся пучком при Р = 1 000 Вт, V = 10 мм/с

Скачать (110KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Интенсивность изнашивания стали Х12: 1) 56–58 HRC; 2) 9 000–12 000 МПа

Скачать (43KB)
Метаданные

© Бирюков В.П., Горюнов Я.А., 2024