29. Структурно-фазовые превращения в высоколегированных сталях при лазерном нагреве.

В стали 40Х13 наблюдается весьма неоднородное строение ЗЛВ. Нижняя часть ЗО и верхняя часть ЗТВ представляют собой сплошную светлую прослойку с высоким содержанием аустенита, где микротвердость понижается до значений Н_μ = 4800 МПа. В средней части ЗТВ, где диффузионное выравнивание углерода и хрома в процессе аустенитизации не успевает завершиться, имеются хлопьевидные аустенитные участки. Мартенсит в ЗТВ имеет микротвердость Н_μ = 5800…7500 МПа, т.е. почти, как в стали 45. По мере увеличения глубины ЗЛВ размер аустенитных участков уменьшается, а их границы становятся более четкими. Увеличение скорости обработки при Р = 1,3 кВт привело к смещению аустенитных участков к самой поверхности ЗТВ, при этом микротвердость мартенсита несколько снижается. В нижней части ЗТВ на границе с исходной структурой микротвердость снижается до значений 5000…5800 МПа, что обусловлено меньшей насыщенностью решетки мартенсита. Имеется здесь и некоторое количество цементита.

30. Особенности структурных превращений в чугунах при лазерном нагреве.

Лазерная обработка чугунов с оплавлением приводит к растворению графита в расплаве, вследствие чего в зоне оплавления формируется структура отбеленного чугуна. Кристаллизация происходит при высоких скоростях охлаждения, поэтому в структуре отбеленного чугуна наблюдается выравнивание концентрации кремния. Эта структура характеризуется очень мелкими дендритами или ячейками аустенита, в междендритных промежутках которых расположена двухфазная составляющая – ледебурит. Особенность ледебурита в том, что он почти полностью состоит из цементита, т.е. кристаллизация осуществляется по механизму, близкому к квазиэвтектическому. Эвтектические блоки в результате продольного роста ориентированы в направлении теплоотвода. Большое количество цементита определяет высокую твердость этой зоны.

Микротвердость зоны оплавления чугунов различных марок несколько отличается и имеет следующие значения, МПа: 8000 – 10000 для ВЧ 60; 6400 – 9450 для ВЧ 50; 7400 – 9000 для СЧ 24; 6000 – 8000 для КЧ 35–10.

В некоторых случаях микротвердость поверхностных участков зоны оплавления имеет пониженные значения. Это связано с наличием графита в верхних слоях зоны оплавления ввиду неполного его растворения или всплытия из нижних слоев. Иногда это явление сопровождается образованием мелких пор в приповерхностных участках.

Граница между зоной оплавления и ЗТВ в чугунах является неровной вследствие эффекта "контактного плавления", заключающегося в насыщении углеродом металлической матрицы около графитовых включений и понижении температуры плавления согласно диаграмме Fe–Fe₃C.

Степень насыщения углеродом на различных расстояниях от графитовых включений различна. Рядом с графитом образуется слой с преобладанием цементита, далее – пластинчатый ледебурит, ледебурит и аустенит, однородный аустенит и, наконец, – аустенитно-мартенситная игольчатая структура.

Микротвердость этих слоев также различна и составляет 6400 – 6700 МПа для аустенитной и аустенитно-мартенситной структуры, 10000 – 12000 МПа для цементитной и ледебуритной структуры.

В нижней части ЗТВ влияния насыщение матрицы из графита очень незначительное, потому структура представляет собой мартенсит и остаточный аустенит.