Сочетание лазерного ударного упрочнения с гидроструйным, дробеструйным и ультразвуковым ударным упрочнением для улучшения характеристик поверхности нержавеющей стали
Д. А. Лесик$^{1}$, Х. Сояма$^{2}$, Б. Н. Мордюк$^{3,1}$, О. Штаманн$^{4}$, В. В. Джемелинский$^{1}$
$^{1}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина
$^{2}$Tohoku University, 6-6-01 Aoba, Aramaki, Aoba-ku, JP-980-8579 Sendai, Japan
$^{3}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{4}$Otto 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 ($Ra \sim$ 0,15 мкм) и высшей поверхностной макротвёрдости ($\sim$ 39,0 HRC$_5$), 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 HRC$_5$). 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