Превращения в неметаллических включениях при лазерном воздействии

Abstract

RU; Постановка проблемы. Превращения в неметаллических включениях при лазерной обработке сталей исследованы мало. Необходимо проанализировать особенности влияния скоростного нагрева на различные превращения во включениях разных типов, что может вызвать изменение свойств самих включений и сталей после лазерной обработки. Следует также выявить возможности управляемой гетерогенизации структуры неметаллических включений и стальной матрицы при формировании локальных градиентных и композитных зон контактного взаимодействия в системах включение − матрица. Целью работы является выявление основных видов трансформации неметаллических включений при лазерном нагреве. Материалами для исследований служили промышленные стали, содержащие различные неметаллические включения. Образцы различных сталей с предварительно полированной поверхностью подвергали лазерному нагреву на установках ГОС-30М и КВАНТ-16. Методы исследования – петрография и оптическая микроскопия (Неофот-21). Результаты. Установлено, что при лазерном воздействии происходят плавление и скоростная кристаллизация включений, сдвиговые полиморфные превращения во включениях, переход в более либо менее стабильное состояние, выделение и растворение второй фазы, изменение состава, восстановление металлов из оксидов, образование градиентных и композитных микрозон. Исследованы особенности превращений во включениях при скоростном нагреве в условиях лазерного воздействия, позволяющем выявлять высокотемпературную структуру включений, находящихся на полированной поверхности. Обсуждаются особенности превращений во включениях при скоростном нагреве. Научная новизна. Установлены особенности превращений в неметаллических включениях при скоростном нагреве и охлаждении, которые проходят при взаимодействии неметаллических включений и стальной матрицы. Практическая значимость. Использование полученных результатов позволит разработать методы и режимы лазерной обработки, позволяющие влиять на размеры, состав, структуру и распределение неметаллических включений в сталях с целью улучшения механических свойств.

UK: Постановка проблеми. Перетворення в неметалевих включеннях під час лазерної обробки сталей досліджено мало. Необхідно проаналізувати особливості впливу швидкісного нагріву на різноманітні перетворення у включеннях різних типів, що може викликати зміну властивостей самих включень і сталей після лазерної обробки. Слід також виявити можливості управління гетерогенізацією структури неметалевих включень і стальної матриці під час формування локальних градієнтних і композитних зон контактної взаємодії в системах включення − матриця. Мета роботи − визначення основних закономірностей трансформації неметалевих включень під чса лазерного нагріву. Матеріалами для досліджень були промислові сталі, які містять різні неметалеві включення. Зразки різних сталей з попередньо полірованою поверхнею піддавали лазерному нагріву на установках ГОС-30М і КВАНТ-16. Методи дослідження – петрографія та оптична мікроскопія (Неофот-21). Результати. Встановлено, що за лазерної дії відбуваються плавлення та швидкісна кристалізація включень, зсувові поліморфні перетворення у включеннях, перехід у більш або менш стабільний стан, виділення та розчинення другої фази, зміна складу, відновлення металів з оксидів, формування градієнтних і композитних мікрозон. Досліджено особливості перетворень у включеннях за швидкісного нагріву в умовах лазерної дії, яка дозволяє виявляти високотемпературну структуру включень на полірованій поверхні. Обговорюються особливості перетворень у включеннях за звичайного та швидкісного нагріву. Наукова новизна. Встановлено особливості перетворень у неметалевих включеннях під час швидкісного нагріву та охолодження, котрі відбуваються за взаємодії неметалевих включень і стальної матриці. Практична значимість. Використання отриманих результатів дозволить розробити методи і режими лазерної обробки, які дозволять впливати на розміри, склад, структуру і розподіл неметалевих включень у сталях з метою підвищення механічних властивостей.

EN: Formulation of the problem. It is interest to research the transformations in non-metallic inclusions under laser treatment of steels. It is necessary to analyse the peculiarities of influence of high-speed heating on the different transformations in different types of inclusions that can to cause the change of properties of inclusions and steels after heat or laser treatment. Also it is necessary to discover the possibilities of controlling heterogenezation of non-metallic inclusions and steel matrix in the time of formation of local gradiental and composite zones of contact interaction in systems inclusion-matrix. The goal of work is to discover the fundamental types of transformations in non-metallic inclusions by laser heating. 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. Methods of investigation – petrography and optical microscopy (Neophot-21) were used. Findings. It was fixed under laser action melting and speed crystallization of non-metallic inclusions, shear polymorphic transformations, transition into more or less stable condition, precipitation and dissolution of second phase, change of chemical composition, reduction of metals from oxides, formation of gradiental and composite microzones takes place. The peculiarities of transformations in non-metallic inclusions being on the polished surface under speed heating in the condition of laser action were investigated. The peculiarities of transformations in non-metallic inclusions under ordinary and high-speed heatng are discussed. Originality. The peculiarities of transformations in non-metallic inclusions under high-speed heating and cooling taking place under interaction between non-metallic inclusions and steel matrix were determined. Practical value. The using of receiving results will allow to elaborate the methods and regimes of laser treatment allowing to influence on the sizes, chemical composition, structure and distribution of non-metallic inclusions in steels with the aim of raise of mechanical properties.