Исследование механических характеристик стали 40х13 после лазерной закалки и легирования

Abstract

Проведено исследование зависимостей характеристик прочности и пластичности образцов из конструкционной коррозионно-стойкой стали 40Х13 от различных схем лазерной поверхностной закалки и легирования с применением технологического комплекса на основе иттербиевого волоконного лазера. Для испытаний на статическое разрушение были подготовлены образцы с габаритными размерами 7х20х200 мм. На противоположных плоскостях образца с габаритными размерами 20х200 мм при скорости сканирования, равной 500мм/мин, наносились от 2 до 5 дорожек, а также использовалась схема нанесения своеобразной «сетки». Для лазерного легирования образцов выбран наиболее широко распространенный вид лазерного легирования – борирование. Диаграммы зависимости возникающих в образцах напряжений (σ) от удлинения рабочей части образца (Δl) свидетельствуют о незначительном влиянии лазерной обработки на модуль упругости материала. Установлено, что разрушение обработанных образцов во всех случаях обладало признаками, характерными хрупкому разрушению (отсутствие «шейки»; небольшие деформации; ярко выраженный крупнозернистый рельеф излома, состоящий из множества блестящих граней) и невысоким уровнем разрушающих деформаций при напряжениях ниже предела прочности исходного материала. Разрушающие напряжения на обработанных образцах находились в пределах 500–600 МПа и составляли примерно 70–90 % от предела прочности образцов, не подвергавшихся обработке. Предельная упругая нагрузка материала обработанных образцов повысилась, увеличив зону их упругой работы. Полученные результаты могут служить основой для изучения взаимосвязи режимов нагрева лазерным лучом и свойств материала упрочненной зоны.