Градиентные и композитные зоны контактного взаимодействия включений и стальной матрицы после лазерного воздействия

Abstract

RU: Цель. Представляет интерес исследовать поведение неметаллических включений при лазерной обработке сталей. Необходимо проанализировать особенности влияния скоростных плавления и кристаллизации включений на локальное упрочнение стальной матрицы. Необходимо также выявить возможности управляемой гетерогенизации структуры сталей при формировании локальных градиентных и композитных зон контактного взаимодействия в системах включение-матрица. Целью работы является выявление основных закономерностей трансформации межфазных границ включение-матрица и формирования зон контактного взаимодействия при лазерной обработке сталей. Методика. Материалами для исследований служили промышленные стали, содержащие различные неметаллические включения. Образцы различных сталей с предварительно полированной поверхностью подвергали лазерному облучению на установках Г0С-30М и КВАНТ-16 , используя различные энергии импульса. Результаты. Установлено, что при лазерном упрочнении сталей, содержащих неметаллические включения, происходит совмещение лазерной термообработки с микролегированием локальных участков матрицы от внутренних источников - неметаллических включений. Уровень лазерного упрочнения границы включение-матрица определяется оптимальным соотношением скоростей диссипативных и активационных процессов. Исследование особенностей формирования зон контактного взаимодействия в стальной матрице и включениях, а также упрочнения границ включение-матрица позволило выявить ряд закономерностей трансформации этих границ при лазерном воздействии. Научная новизна. Установлены особенности строения градиентных и композитных микрозон, которые возникают при взаимодействии неметаллических включений и стальной матрицы в момент лазерного воздействия, и их влияния на локальное упрочнение стальной матрицы. Практическая значимость. Использование полученных результатов позволит разработать режимы лазерной обработки, позволяющие использовать неметаллические включения как внутренние источники микролегирования, что позволит целенаправленно влиять на уровень упрочнения стали при ЛТО.

UK: Мета. Представляє інтерес дослідити поведінку неметалевих включень при лазерній обробці сталей. Необхідно проаналізувати особливості впливу швидкісних плавлення та кристалізації включень на локальне зміцнення сталевої матриці. Необхідно також виявити можливості керованої гетерогенізації структури сталей при формуванні локальних градієнтних і композитних зон контактної взаємодії в системах включення-матриця. Метою роботи є визначення основних закономірностей трансформації міжфазних границь включення-матриця і формування зон контактної взаимодії при лазерній обробці сталей. Методика. Матеріалами для досліджень були промислові сталі, які містять різні неметалеві включення. Зразки різних сталей з попередньо полірованою поверхнею піддавали лазерному опроміненню на установках ГОС-ЗОМ і КВАНТ-16, використовуючи різні енергії імпульсу. Результати. Установлено, що при лазерному зміцненні сталей, які містять неметалеві включення, відбувається суміщення лазерної термообробки з мікролегуванням локальних ділянок матриці від внутрішніх джерел - неметалевих включень. Рівень лазерного зміцнення границі включення-матриця визначається оптимальним співвідношенням швидкостей дисипативних і активаційних процессів. Дослідження особливостей формування зон контактної взаємодії в стальній матриці івключеннях, а також зміцнення границь включення-матриця дозволило виявити ряд закономірностей трансформації цих границь при лазерній дії. Наукова новизна. Установлені особливості будови градієнтних і композитних мікрозон, які виникають при взаємодії неметалевих включень і стальної матриці в момент лазерної дії, та їх вплив на локальне зміцнення сталевої матриці. Практична значимість. Використання отриманих результатів дозволить розробити режими лазерної обробки, які дозволять використовувати неметалеві включения как внутрішні джерела мікролегування, що дозволить цілеспрямовано впливати на рівень зміцнення сталі при ЛТО.

EN: Purpose. It is interest to research the behavior of non-metallic inclusions under laser treatment of steels. It is necessary to analyse the peculiarities of influence of speed melting and crystallization of inclusions on the local strengthening of steel matrix. Also it is necessary to discover the possibilities of controlling heterogenezation of steels structure in the time of formation of local gradiental and composite zones of contact interaction in systems inclusion-matrix. The goal of work is elucidation of principal generalities of transformation of interphase inclusion-matrix boundaries and formation of zones of contact interaction under laser treatment of steels. Methodology. The materials for investigation were commercial steels containing different non-metallic inclusions. The specimens of different steels with preliminary polished surface were exposed to laser beaming on the installations GOS-30M and GUANTUM-16 using different energy of impulse. Findings. It was fixed under laser strengthening of steels containing non-metallic inclusions takes place combination laser heat treatment with micro-alloying of local section of matrix from inner sources - non-metallic inclusions. The level of strengthening of inclusion-matrix boundary is defined by optimal relationship of speeds of dissipation and activization processes. Investigation o f peculiarities of formation o f contact interaction zones in steel matrix and inclusions and also of the strengthening of inclusion-matrix boundaries was allowed to determine the series of principles of their transformation under laser action and their influence on the local strengthening of steel matrix. Originality. The peculiarities of structure of gradiental and composite micro-zones arising in the moment of laser action were determined. Practical value. The using of receiving results will allow to elaborate the regimes of laser treatment allowing to use the non-metallic inclusions as inner sources of micro-alloying that will allow to directly influence on the level of strengthening of steel under laser treatment.