Сочетание лазерного ударного упрочнения с гидроструйным, дробеструйным и ультразвуковым ударным упрочнением для улучшения характеристик поверхности нержавеющей стали
Д. А. Лесик1, Х. Сояма2, Б. Н. Мордюк3,1, О. Штаманн4, В. В. Джемелинский1
1Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина
2Tohoku University, 6-6-01 Aoba, Aramaki, Aoba-ku, JP-980-8579 Sendai, Japan
3Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
4Otto von Guericke University, 2 Universitätsplatz, DE-39106 Magdeburg, Germany
Получена: 22.10.2021. Скачать: PDF
Цель настоящей работы — сравнить влияние передовых методов механической обработки на характеристики поверхности аустенитной нержавеющей стали 08Х18Н10. Лазерное ударное упрочнение (LSP) в сочетании с гидроструйным упрочнением в воде (WjCP), дробеструйным упрочнением в воде (WjSP) и ультразвуковым ударным упрочнением многобойковым наконечником (UIP) применяется для улучшения качества поверхности и увеличения величин твёрдости, глубины упрочнения и остаточных напряжений сжатия в приповерхностных слоях. Лазерную ударную обработку осуществляли с помощью погружённой системы лазерного упрочнения с длиной волны 1064 нм. Исследованы результаты лазерного ударного упрочнения в сочетании с другими методами упрочнения в различных последовательностях (применяются до или после него). Экспериментальные результаты показали, что по сравнению с комбинированными методами LSP + WjCP и LSP + WjSP, комбинированный метод LSP + UIP приводит к меньшей шероховатости поверхности (Ra∼ 0,15 мкм) и высшей поверхностной макротвёрдости (∼ 39,0 HRC5), подтверждая наноразмерную зёренную структуру с размером зёрен 15–100 нм, которая наблюдалась с помощью рентгеноструктурного анализа и трансмиссионной электронной микроскопии. Поверхностная макротвёрдость увеличивается примерно на 48, 68 и 80%, соответственно, после комбинированных методов WjCP + LSP, WjSP + LSP и UIP + LSP по сравнению с исходным образцом (22,1 HRC5). Все комбинированные методы упрочнения приводят к увеличению значений остаточных напряжений по сравнению с единичным процессом LSP, обеспечивая глубину упрочнения примерно 1 мм.
Ключевые слова: нержавеющая сталь 08Х18Н10, лазерное ударное упрочнение, гидроструйное/дробеструйное упрочнение в воде, ультразвуковое ударное упрочнение, шероховатость, твёрдость, наноструктура.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v44/i01/0079.html
PACS: 43.35.+d, 61.46.-w, 68.35.Ct, 68.35.Gy, 81.40.Lm, 81.65.-b