Поєднання лазерного ударного зміцнення з гідроструменевим, дробоструменевим та ультразвуковим ударним зміцненням для поліпшення характеристик поверхні неіржавкої сталі
Д. А. Лесик$^{1}$, Х. Сояма$^{2}$, Б. М. Мордюк$^{3,1}$, О. Штаманн$^{4}$, В. В. Джемелінський$^{1}$
$^{1}$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна
$^{2}$Tohoku University, 6-6-01 Aoba, Aramaki, Aoba-ku, JP-980-8579 Sendai, Japan
$^{3}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{4}$Otto von Guericke University, 2 Universitätsplatz, DE-39106 Magdeburg, Germany
Отримано: 22.10.2021. Завантажити: PDF
Метою даної роботи є порівняння впливу передових методів механічної поверхневої обробки на характеристики поверхні аустенітної неіржавкої сталі 08Х18Н10. Лазерне ударне зміцнення (LSP) у поєднанні з гідроструменевим зміцненням у воді (WjCP), дробоструменевим зміцненням у воді (WjSP) та ультразвуковим ударним зміцненням багатобойковим наконечником (UIP) застосовують для поліпшення якості поверхні і збільшення величин твердості, глибини зміцнення та залишкових напружень стискання у приповерхневих шарах. Лазерну ударну обробку здійснено за допомогою зануреної системи лазерного зміцнення з довжиною хвилі 1064 нм. Досліджували результати лазерного ударного зміцнення у поєднанні з іншими методами зміцнення у різних послідовностях (застосовували до або після нього). Експериментальні результати показали, що порівняно з комбінованими методами LSP + WjCP та LSP + WjSP, комбінований метод LSP + UIP призводить до меншої шорсткості поверхні ($Ra \sim$ 0,15 мкм) та вищої поверхневої макротвердості ($\sim$ 39,0 HRC$_5$), що підтверджує нанорозмірну зеренну структуру з розміром зерен 15–100 нм, яка спостерігалася за допомогою рентґеноструктурного аналізу та трансмісійної електронної мікроскопії. Поверхнева макротвердість збільшується приблизно на 48, 68 та 80%, відповідно, після комбінованих методів WjCP + LSP, WjSP + LSP та UIP + LSP порівняно з вихідним зразком (22,1 HRC$_5$). Усі комбіновані методи зміцнення призводять до збільшення значень залишкових напружень порівняно з одиничним процесом LSP, забезпечуючи глибину зміцнення приблизно 1 мм.
Ключові слова: неіржавка сталь 08Х18Н10, лазерне ударне зміцнення, гідроструменеве/дробоструменеве зміцнення у воді, ультразвукове ударне зміцнення, шорсткість, твердість, наноструктура.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i01/0079.html
PACS: 43.35.+d, 61.46.-w, 68.35.Ct, 68.35.Gy, 81.40.Lm, 81.65.-b