ВЛИЯНИЕ ЛАЗЕРНОГО МИКРОСТРУКТУРИРОВАНИЯ НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛИ МАРКИ 30ХГСА - Клементьев, Денис Сергеевич; Минаев, Игорь Васильевич; Чуканов, Александр Николаевич; Гончаров, Сергей Стефанович; Кутепов, Сергей Николаевич (Ползуновский вестник, 2025)
В работе исследовали влияние режимов лазерного микроструктурирования непрерывным волоконным лазером (оснащенным гальваносканатором) на изменение структуры, фазового состава, содержание углерода и физико-механических свойств (микротвердости, остаточных напряжений) поверхностного слоя деталей, изготовленных из листовой горячекатаной среднелегированной стали марки 30ХГСА. Лазерному микроструктурированию подвергали поверхности непосредственно после газолазерной резки и последующего механического шлифования, которое проводили с целью удаления зоны газолазерного термического воздействия. При задании различных режимов лазерного микроструктурирования варьировали мощность лазерного излучения, скорость перемещения и плотность заливки лазерного луча, частоту колебаний гальваносканатора, число проходов лазерного луча по осям x и y. Было установлено, что в результате лазерного микроструктурирования на поверхности формируется упрочненный белый слой, состоящий из бесструктурного мартенсита и имеющий повышенное содержание углерода порядка 0,60-0,81%. Микротвердость данного слоя в 3,8-4,4 раза больше микротвердости матрицы основного металла. Увеличение содержания углерода связывали с реализацией эффекта термодиффузии (эффект Соре). Выявлено, что на толщину белого слоя значительное влияние оказывают скорость перемещения лазерного луча и частота колебаний гальваносканатора. Оптимальное качество поверхностного слоя обеспечивается при скорости перемещения развертки лазерного излучения 250 мм/мин и частоте колебаний 50 Гц, что соответствует площади поглощения лазерного излучения обрабатываемой поверхности в единицу времени, не менее 150 мм2/сек. Показано, что исходное состояние обрабатываемой поверхности (после газолазерной резки, после механического шлифования), не приводит к существенным различиям по: структуре, микротвердости, протяженности зоны лазерного воздействия, после их дальнейшего лазерного микроструктурирования. Однако, вместе с тем установлено, что лазерное микроструктурирование поверхности непосредственно после газолазерной резки приводит к формированию в ней остаточных макронапряжений сжатия величиной до -1702 МПа.