Разработка технологии лазерного термического упрочнения и легирования сталей для энергетического машиностроения с целью повышения эксплуатационного ресурса изделий

• Автор: Кастро Вилсон Албейро
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 197 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Анализ литературных данных по состоянию рассматриваемого вопроса
1.1. Существующие и перспективные технологии изготовлении изделия с использованием высокого энергетического способа обработки
1.2. Физические основы взаимодействия лазерного излучения с металлическими материалами
1.3. Влияние технологических параметров лазерного излучения на фазовые превращения и формирование структуры металлических материалов
1.4. Лазерные технологические установки для обработки металлических.

изделии
1.5. С02-Лазеры
1.6. Лазерное легирование
1.7. Применения лазерных технологий для обработки поверхности изделий в промышленности
1.8. Обобщение научной и технической информации по рассматриваемому вопросу и обоснование задачи и цели исследования
Глава 2 Материалы, оборудование и методы проведения исследований
2.1. Обоснование выбора материалов для исследования
2.2. Характеристики лабораторного и технологического оборудования,
используемого в работе
2.3. Приготовление образцов для испытания, измерения и

изучения
2.4. Разработка и изготовление специальной оснастки для определения износостойкости материалов после лазерной обработки
2.5. Методы определения изменения коррозионной стойкости образцов
2.6. Статистические и математические методы обработки результатов

испытаний и исследовании
2.7. Расчеты и компьютерное моделирование температурных полей для лазерной термической обработки
Глава 3 Формирование микроструктуры и свойств при лазерной обработке в непрерывном режиме лазерного излучения
3.1. Исследование строения, величины и свойств зон термической обработки для стали марки 03Х21Н32МЗБ
3.2. Исследование строения, величины и свойств зон термической обработки для стали марки 12Х18Н10Т
3.3. Исследование строения, величины и свойств зон термической обработки
для стали марки 38Х2МЮА
3.4. Исследование строения, величины и свойств зон термической обработки для стали марки 08Х14Н5М2ДЛ (ВНЛЗ)
3.5. Исследование строения, величины и свойств зон термической обработки
для стали марки 38ХНЗМФА
3.6. Исследование строения, величины и свойств зон термической обработки
для стали марки 38Х2Н2МА
3.7. Исследование строения, величины и свойств зон лазерного легирования для стали марки 38Х2МЮА, легированной смесью порошков Сг, Мо, А1,
(ИН2)2СО
3.8. Исследование строения, величины и свойств зон лазерного легирования для стали марки 38Х2МЮА, легированной смесью порошков А1,
(Ш2)2СО
3.9. Исследование фазового состава и тонкой структуры материалов

образцов
3.10. Испытание коррозионостойкости стали после лазерной

обработки
3.11. Закономерности поведения предельной удельной энергии деформации

3.12. Оценка градиента неравномерности твердости
3.13. Выводы по главе
Глава 4. Разработка программного обеспечения для определения микротвёрдости материалов, с использованием цифровой обработки
фотографий поверхности с отпечатками
Глава 5 Производственное освоение разработанной лазерной технологии

обработанных поверхностей

Общие выводы

Список литературы
1 <$о
Приложения

осуществляется тугоплавкими и карбидообразующими компонентами, то это
приводит к повышению микротвердости
Наиболее часто в качестве легирующего элемента в различных сталях применяется хром. Хром равномерно распределяется по всему легированному объему и приводит к увеличению коррозионной стойкости при одновременном повышении ударной вязкости и износостойкости. Легирование хромом и углеродом низкоуглеродистой никель-молибденовой стали позволяет получать слой глубиной 1,25 мм и твердостью 55 НЯС. Одновременно с увеличением износостойкости происходит и значительное повышение теплостойкости.
1.6.1 Механизм лазерного легирования
Известно, что при лазерном легировании происходит проникновение легирующих элементов во внутренние слои с поверхности металла[1, 3]. При этом необходимым является перемешивание легирующего вещества с
основным металлом.
Вопрос о механизме перемешивания при лазерном легировании является одним из самых основных и самых спорных вопросов лазерного легирования.
В работе [9, 11] называются два возможных механизма перемешивания: конвективное перемешивание и молекулярная диффузия. По мнению авторов работы [15, 16] существуют три модели механизма перемешивания вещества с материалом образна (третий - при кипении поверхностного слоя).
По мнению авторов [13 - 15] конвективные течения в жидкой ванне можно описать одномерной моделью термокапиллярной конвекции, которое позволяет оценить характерную скорость движения расплава и степень его перемешивания (число конвективных циклов - оборотов расплава за время существования ванны), а также степень искажения профиля поверхности легированной зоны (толщина слоя, который необходимо будет удалить при окончательной механической обработке детали).